研究：无需进化遗传变异，无性入侵物种也能适应环境

韦尔斯利学院的一项新研究发现，两种在世界许多地方都非常常见的象鼻虫一直在利用表观遗传变化来适应和应对它们所吃的植物中的不同毒素。象鼻虫是一种入侵甲虫。这一研究结果日前发表在《PLOS ONE》上，标题为《Host-Specific Gene Expression as a Tool for Introduction Success in Naupactus Parthenogenetic Weevils》。这一发现对我们如何看待无性入侵者及由于基因调控它们能有多成功具有启示意义。

这项由 Andrea Sequeira 和 Althea Lang 生物科学教授领导的研究人员从2015年开始的五年时间里从佛罗里达、加利福尼亚和阿根廷收集了孤雌、侵入性和多食性象鼻虫Naupactus cervinus和N. leucoloma的样本。尽管这些象鼻虫来自美国不同的地方，通常是通过商业途径引进的，但它们是无性繁殖的且基因相同。然而，研究小组发现，它们拥有独特的适应能力，从而可以产生不同的蛋白质让它们吃掉和消化掉各种植物–甚至是那些产生毒素的植物。

Sequeira跟来自韦尔斯利学院的Ava Mackay-Smith、Mary Kate Dornon、Rosalind Lucier、Anna Okimoto、Flavia Mendonca de Sousa以及布宜诺斯艾利斯大学的Marcela rodriguez、Viviana Confalonieri、Analia Lanteri和阿根廷自然科学博物馆合作分析了三种基因类型的基因表达模式，他们通过识别合适的寄主植物、对寄主植物防御的短期适应和对寄主植物防御及其病原体的长期适应，这些基因类型可以介导象鼻虫和寄主植物的相互作用。

Sequeira指出：“我们发现，一些寄主植物群如豆科植物，似乎对象鼻虫更吃力并引发了复杂的基因表达反应。然而，象鼻虫对寄主植物的反应跟其他胁迫情况如有机栽培条件和向新寄主转化等有着许多差异表达基因，这表明存在一种进化上有利的共同基因表达机制来应对不同类型的胁迫情况。”

“我们还发现，母亲能用这些表观遗传变化‘引导’她们的孩子，”该研究的论文第一作者Ava Mackay-Smith说道，“起初，我们以为这些变化只会出现在一代人身上。当我们研究还没有嘴或吃植物的幼虫时，我们发现了来自它们母亲的相同蛋白质和适应能力的证据。”

Sequeira指出，这一发现尤其重要，因为传统的理解是，无论在有性生殖还是无性生殖中，在每一代之间，所有的表观遗传标记都被抹去，然后重新开始。

Mackay-Smith认为，更好地了解入侵性无性物种的表观遗传变化最终可能有助于调节或减轻它们对环境的潜在负面影响。“知道这种昆虫的全部技能后，你可以想象，既然我们现在已经识别出了不同调节的蛋白质，你可以针对一种特定的蛋白质设计一种靶向杀虫剂，只清除这种象鼻虫而不伤害其他本地昆虫或动物。”

Mackay-Smith和Sequeira都很兴奋地看到，也许遗传变异并不是自然选择和表观遗传过程中唯一一种可能会增加生物在应对压力和其他环境挑战时的进化潜力的可遗传变异形式。