就人类而言,性传播感染是需要避免的。但想象一下,如果这些感染不会导致死亡和疾病,而是赋予你超能力呢?这听起来可能像一个离奇的幻想,但对蚜虫来说,这只是生活的一部分。
蚜虫主要无性繁殖,产生许多全雌性世代,它们是其父母的精确复制品(克隆)。它们只在秋季进行一次有性繁殖,那是母亲唯一生下雄性的时间。无性繁殖对蚜虫母亲来说是有意义的,因为它们会将所有基因遗传给女儿。如果它们进行有性繁殖,它们的后代只会继承一半的基因,从而削弱它们的传承。那么,为什么雌性蚜虫会选择进行有性繁殖呢?
Tuscon大学的Nancy Moran和Helen Dunbar给出了一个令人惊讶的答案。它们可能正在尝试从其他蚜虫那里获得性传播感染。蚜虫体内携带各种细菌菌株。这些“共生体”远非引起疾病,实际上赋予了蚜虫有用的能力。一些菌株使它们能够以更多种类的植物为食,而另一些则赋予它们承受更高温度的能力。有些甚至可以挽救它们的生命。
性、苍蝇和共生体
蚜虫经常成为寄生黄蜂的攻击目标。这些可怕的生物将卵产在蚜虫体内,发育中的幼虫会从内部吞噬宿主。但是携带共生体 *Hamiltona defensa* 的蚜虫可以避免这种残酷的命运,因为它们的细菌伙伴会杀死发育中的黄蜂幼虫。显然,这些是值得拥有的朋友。
母亲将有益的共生体遗传给孩子,但它们也可以通过性行为在无关个体之间传播。事实上,雌性蚜虫首先获得某些共生体,或者添加到现有共生体集合的唯一方法是与受感染的雄性进行有性繁殖。
本文首次撰写后,Moran和Dunbar发现,当蚜虫受到寄生黄蜂攻击时,感染 *Hamiltona defensa* 的蚜虫数量急剧增加。这表明黄蜂的存在产生了进化压力,驱动了共生体在蚜虫群体中的传播。然而,当没有黄蜂时,细菌的存在也减少了。对Moran和Dunbar来说,这暗示共生体可能具有保护作用,但它们也会给蚜虫带来一些隐藏的代价,限制了在黄蜂威胁较低时使用它们。
这对搭档后来还发现,另一种共生体 *Buchnera aphidicola* 赋予蚜虫承受更高温度的能力。细菌基因组中的一个单一突变——相当于在书中抹掉一个字母——通过缩短一个名为 *ibpA* 的基因,对蚜虫产生了巨大的影响。
携带带有缩短基因的突变共生体的蚜虫,在短暂暴露于高温后几乎会不育。然而,在凉爽的气候下,这些个体表现非常好,并且比携带正常细菌的同龄人更早地生育更多的后代。这两种基因版本都可能对细菌和蚜虫有益,具体取决于当时的环境条件。
如果其他昆虫交易性传播细菌,我们就有可能利用这些交换来为我们谋利。例如,传播昏睡病的非洲采采蝇也携带一种与蚜虫中的物种相似的共生体。Moran和Dunbar建议,我们可以用一种基因工程改造的共生体感染苍蝇,这种共生体可以禁用或杀死引起昏睡病的寄生虫。受感染的雄性将通过种群传播这种致命的共生体,从而减少昏睡病的传播。
参考文献:Moran, N.A. (2006). Sexual acquisition of beneficial symbionts in aphids. Proceedings of the National Academy of Sciences, 103(34), 12803-12806. DOI: 10.1073/pnas.0605772103
Dunbar, H.E., Wilson, A.C., Ferguson, N.R., Moran, N.A. (2007). Aphid Thermal Tolerance Is Governed by a Point Mutation in Bacterial Symbionts . PLoS Biology, 5(5), e96. DOI: 10.1371/journal.pbio.0050096
Oliver, K.M., Campos, J., Moran, N.A., Hunter, M.S. (2007). Population dynamics of defensive symbionts in aphids. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 275(1632), 293-299. DOI: 10.1098/rspb.2007.1192













