Science發布遺傳學驚人發現

日期：2015-08-18 09:46:17

來自北卡羅納來州立大學和美國里德學院的一項新研究表明，當果蠅遭到寄生蟲或細菌的攻擊時，它們會做出反應生成遺傳變異性更大的后代。這種額外的遺傳變異性有可能在果蠅后代面對相同的病原體時增加了它們的生存機會。這些研究結果表明，父母可以有目的性地改變后代的基因型。

果蠅的生殖細胞通常為單倍體細胞，這意味著在細胞核中每條染色體都只有一個拷貝。在減數分裂過程中，雌性果蠅會生成只包含一套染色體的卵子——卵子中的每條染色體有可能是來自母親或父親的單拷貝染色體，或是重組過程生成的父母雙方染色體的混合物。在正常條件下雌果蠅的每一個后代都有25%的機會獲得一條遺傳自母系的染色體，25%的機會得到一條遺傳自父系的染色體，50%的機會得到一條重組染色體。

理論上，當生物體面對諸如寄生蟲或病原體等帶來的新威脅之時，可能會有利于生成具有更多重組染色體的后代。這些后代具有更多的等位基因新型組合（特異基因版本），可提高至少部分后代適應這些威脅的機會。

北卡羅來納州立大學生物科學助理教授Nadia Singh與她的同事、論文的合著作者、里德學院的Todd Schlenke，想知道果蠅是否進化出了這樣的一種策略來應對細菌或寄生蜂感染。Singh和Schlenke將果蠅暴露于兩種不同的病原菌及寄生蜂Leptopilina clavipes之下，寄生蜂把它們的卵產在果蠅幼蟲體內，除非被果蠅的免疫系統殺死它可從里到外吞食果蠅。

發表在《科學》（Science）的研究結果非常令人吃驚。在細菌或寄生蜂感染下存活下來的雌果蠅相比于對照組、未受感染的果蠅生成了更高比例的重組后代。存活的果蠅母親使得它們的后代更加多樣化。

Singh說：“我們認為這是一個傳輸信號失真（transmission distortion）的范例。在這種情況下，某一事物向這些雌果蠅傳送了信號：要生成比通常更高比例的、具有重組染色體的后代。結果就是它們投下了賭注——從遺傳學上講就是生成了大量非常不同的后代，這意味著至少部分后代在未來面對來自這些細菌或寄生蟲的威脅時在遺傳上更適合于生存下來。”

更有趣的是，研究發現當雌果蠅在幼蟲階段——在生成卵子及相關染色體重組之前，面對這種威脅時也可以傳輸這種信號。

Schlenke說：“發生在發育早期的應激可以影響在生命的后期影響宿主的生殖機器這真是非常有趣——我們還不知道這一感染信號是什么，及在整個變態過程中它的維持機制。我們沒有理由認為這種對感染的生殖反應只是果蠅所獨有。我們想知道其他的物種是否也這樣做，這代表了父母影響后代潛在適應度的一種新方式。”