特定基因與切葉蟻社會行為相關

日期：2011-07-07 08:11:06

來自丹麥哥本哈根大學、深圳華大基因研究院的國際研究小組共同主導完成了切葉蟻Acromyrmex echinatior的基因組測序與分析工作。通過與其它已知螞蟻基因序列比較及分析發現一些特定基因與切葉蟻社會行為及共生方式具有重要的關系，此成果為社會行為學等研究奠定了重要的遺傳學基礎，并使人們對切葉蟻這種特殊的生物有了更進一步的認識與了解。該研究成果于6月30日在國際知名雜志《基因組研究》（Genome Research）上在線發表。

農業的發展在人類文化進化過程中具有非常重要的意義,但是人類并不是唯一采用這種生活方式的生物。在中美洲、南美洲以及美國南部,有一種螞蟻同樣能夠進行農業生產。它們從樹木和其它植物上切下葉子，將葉片用來種植真菌，并且用長出的真菌為整個蟻群提供食物。這種共生方式對切葉蟻本身非常有利，但卻會破壞莊稼，所以對人類農業也構成了巨大的威脅。

自從15年前，科學家在巴拿馬發現Acromyrmex echinatior是一個新的切葉蟻物種之后，研究人員用其作為模式生物進行了大量的生物學和行為學研究，但是對其農業方式的遺傳基礎知識卻知之甚少。通過對Acromyrmex echinatior全基因組測序及分析，研究人員發現在切葉蟻的基因組中有兩個基因家族發生了顯著擴張，這是研究報告中最重要的發現之一。哥本哈根社會進化中心的Sanne Nygaard博士說：“根據這些基因在其他物種中的功能,我們認為這些基因與該物種的生殖方式和其與真菌所形成的特殊共生關系具有密切關聯。與該切葉蟻生殖方式和共生方式的進化相關的特定基因組特征的發現是本項工作的一個重要突破。”

神經肽在很多生物學過程中起著重要的作用。研究人員在比較切葉蟻和其它已知序列螞蟻的編碼神經肽的基因時發現了一個特別令人驚訝的結果。他們本以為在棲息地、食性和行為等方面都有很大差別的螞蟻，其各自編碼神經肽的基因也應會有很大不同，但結果卻正好相反。Nygaard博士介紹說：“我們發現在所有參與比較的螞蟻基因組中都存在著相同的神經肽基因，這表明這些基因是非常保守的。”研究人員認為所有螞蟻的神經內分泌系統可能都含有一個非常類似的構造，并推測其可能在所有螞蟻的祖先時就已進化形成。

哥本哈根社會進化中心的 Jacobus Boomsma博士補充說：“目前，我們只是對切葉蟻Acromyrmex echinatior的這種特殊行為方式進行了初步研究，在未來的幾年里我們還將會對這些特定的基因在不同情況下的表達模式等內容進行更加深入的研究”。

在此之前，深圳華大基因研究院比較基因組研究中心與其他國際合作單位在Science雜志上首次公布了兩個螞蟻（弓背蟻Camponotus floridanus及印度跳蟻Harpegnathos saltator）的基因組圖譜及相關分析結果，使得社會性昆蟲研究進入一個新的階段。切葉蟻基因組是這一團隊在該領域取得的又一次重要成果。深圳華大基因研究院比較基因組研究中心負責人張國捷博士表示：“基于此研究基礎，憑借華大基因大規模的測序平臺和強大的生物信息學分析能力，我們計劃與國際聯盟共同發起“百種社會性昆蟲基因組計劃”，旨在構建出社會性昆蟲基因組進化圖譜，并從基因組綜合比較的角度對社會行為的遺傳機制開展深入研究。該研究計劃將極大的推動我們對行為遺傳分子機制的研究，并可以為深入了解人類自身行為方式的內在遺傳本質提供重要借鑒意義。”