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雌蚊变性,基因技术未来可“灭族”蚊子,人类改造自然的能力又增强了。。。

作者: 学术头条

时间: 2020-08-08 16:54

蚊子性别“一键转化”

这个夏天,你被蚊子叮了几个包?

如果说在夏天,你的“救命恩人”是空调、wifi 和西瓜,那我相信“蚊子”一定在“索命仇人”榜上有名。

虽然在多数温带国家,被蚊子咬通常只会发痒,但全球很大范围内,蚊虫是严重的公共卫生问题。据估计,每年约有 7 亿人因为蚊子传染各种疾病,且每 17 人中,就有 1 人死于被蚊子传染的疾病。

但需要注意的是,人畜无害的雄蚊不叮咬,也更不会将病原体传播给人类。

于是,科学家们就对蚊子的性别打起了主意。近日,弗吉尼亚理工大学的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表最新成果,证明仅仅通过改变 Nix 基因,就可以将雌性埃及伊蚊(花蚊子)转化为雄性,此外,研究人员还确定了控制雄性蚊子飞行的一种基因。

恨蚊入骨的你,有木有一丝丝欣慰?

将雌蚊变性

众所周知,人类的性别由其性染色体的组成决定。如同人类的 Y 染色体,埃及伊蚊的 M 基因座仅由雄蚊遗传。但很久以来,科学家们都未能确定到底是哪一个基因在蚊子性别上起关键作用。

2015 年,美国弗吉尼亚理工学院分子遗传学家 Zach Adelman 等人对分属于两种不同埃及伊蚊的雌蚊和雄蚊的数千个 DNA 片段进行了测序,目的是寻找在两种雄蚊中都更常见的区域。

最终确定 Nix 基因决定了蚊子个体的性别为雄性。实验结果证明,大约半数的雌蚊胚胎在被注射了包含该基因的 DNA 片段后发育出了雄性性器官。

而在最新的这项研究中,研究人员做出假设,如果将 Nix 基因插入可被雌蚊遗传的染色体区段,是不是就可以将雌蚊转化成可繁育后代(又不会咬人)的雄性蚊子?

有趣的是,“通过将先前在埃及伊蚊M基因座中发现的雄性决定基因Nix,插入到雌性可遗传的染色体区域,我们证明仅这一个操作,就足以将雌性转化为可生育的雄性。”研究人员说道。

这些经过基因修改的雌蚊,在实验室里的数代繁育过程中,都稳定表现出雄性性征。这也就意味着,这些变性蚊子的特征能够在后代中稳定传递。

研究人员表示,通过让雌蚊变性,可以减少作为疾病媒介的蚊子的数量,或开发出使昆虫不育的有关技术,直到最后种群崩溃。这将在开发蚊虫控制策略方面具有巨大潜力。

未来的灭蚊技术

不过,除了 Nix 基因,雌蚊转成的雄蚊并没有 M 基因座上至少 29 个其他的基因,这也就悲惨的导致了这些实验室中的“转基因”变性蚊子不能飞行。

M 基因座上的 myo-sex 基因与雄性的飞行密切相关。通过敲除野生蚊的 myo-sex,研究人员证实,这个基因的缺失,就是性转蚊不能飞的原因。

如果这些变性蚊子不能飞翔,在自然条件下,它们也就无法完成交配。好不容易让雌蚊也能喜当爹一回,没想到梦想一开始就破灭了。

不过,研究人员表示,如何将 Nix 和 myo-sex 均插入雌蚊基因组,来产生可飞、可育的雄性品系,是研究团队正在攻克的挑战之一。

如此一来,这些由雌性蚊子变性而来的可飞、可育雄性蚊子,有望作为人类改造的“间谍”混入正常蚊子族群中,从而帮助实现“灭蚊”计划。

此外,在其他种类的蚊子中,Nix 基因也有发现。至于 Nix 和 M 基因座是如何在蚊子中进化的?Nix 又是如何激发了伊蚊雄性特征的发育?这也将是团队接下来的研究方向。

研究团队也希望,这些发现能对其他昆虫、脊椎动物和植物中同型性染色体(homomorphic sex chromosomes)的研究提供参考。

当人们解开基因的奥秘,并掌握操控基因的工具时,我们不禁要思考,人类对于自然界生命的改造,边界在哪里呢?

参考资料:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200714144730.htm

https://www.pnas.org/content/117/30/17702

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