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这种昆虫从古老植物那里窃取了一个保护性基因

在首次报道的植物向动物的基因转移中,粉虱可能在数百万年前从植物那里窃取了一个阻止杀虫剂的基因。

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致谢:Tomasz Klejdysz/Shutterstock

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本文出现在我们 2022 年 1 月/2 月刊中,题为“注意这个缺口”。订阅,即可无限制访问我们的档案。

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数千万年前,一种微小、乳白色的昆虫,被称为粉虱,从其宿主——一种古老的植物——身上夺走了一个基因。该基因被称为 BtPMaT1,它能使一种常见的植物毒素无害——这使得这种令人讨厌的昆虫成为当今最隐蔽的农业害虫之一。

在粉虱中发现 BtPMaT1 标志着科学家首次识别出一个从植物转移到动物的基因。中国和欧洲的研究人员去年 3 月在《Cell》杂志上报道了这一发现。水平基因转移(HGT)是指一个基因从一个物种转移到另一个物种。这在许多细菌物种之间很常见,甚至发生在细菌和植物之间,或细菌和动物之间。然而,在昆虫体内发现来自植物的基因是前所未有的。

被窃取的基因有助于解释为什么粉虱如此擅长啃食农作物。它使这些吸食汁液的昆虫能够在其食物中解毒酚苷——一些植物为防御机制而产生的化学物质。当研究人员禁用该基因,让粉虱啃食番茄植株时,几乎所有的昆虫都死亡了。瑞士纳沙泰尔大学化学生态学家、该研究的合著者 Ted Turlings 表示,这使得该基因成为潜在害虫防治应用的强大目标。

尽管最近才被发现,BtPMaT1 已经存在于昆虫体内相当长一段时间了。Turlings 说,该基因可能在 3500 万至 8000 万年前通过病毒转移而来。然而,最初的植物物种仍然是个谜。

比利时根特大学分子进化生物学家 Nicky Wybouw 表示,植物和动物之间的 HGT 可能比我们想象的要频繁得多。更罕见的是,当基因确实证明有用并整合到整个种群中时,就像在粉虱中那样。

该基因的明显优势可能解释了其持续存在的原因。未来的研究可能很快就会揭示植物-昆虫 HGT 实际上并非那么罕见:Turlings 说,他的合著者已经在粉虱中发现了另一个可能起源于植物的基因。“我认为这实际上非常普遍,”他补充道。

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