蚊子失去了必不可少的基因 没有不良影响

马里兰大学的昆虫学家发现，蚊子中缺少对其他昆虫的生存至关重要的基因，该基因负责正确排列昆虫的节肢。研究人员还发现，一个相关基因进化为接管缺失基因的工作。尽管实验室研究表明相似的基因可以被改造成彼此替代的基因，但这是科学家们首次鉴定出一个自然进化的基因，在两个基因沿着不同的进化路径分叉很久之后，其与相关基因具有相同的关键功能。 。

这项工作强调了在使用模型动物得出不同物种结论的遗传研究中谨慎的重要性。它还为研究高度针对性的灭蚊策略指明了新的潜在途径。该研究报告发表在2020年9月30日的通讯生物学杂志上。

UMD昆虫学系的博士后研究员Alys Jarvela表示：“每个节肢动物都有一个分段的人体计划。您会认为它在所有人体中都以相同的方式发展。但是我们发现并非如此。”研究的主要作者。“我们通过研究模型生物中的过程，并假设它在其他生物中使用相同的基因以相同的方式工作，在生物学上学到了很多东西。这仍然是一种非常有用的方法。但是，现在我们知道自然界也有可能进行基因替代。”

Jarvela偶然发现了蚊子中缺失的基因。她正在研究，并试图通过比较with与其他昆虫的基因序列来交叉检查她的遗传样本。她对一种叫做成对的基因特别感兴趣，成对的基因是少数指导昆虫等分段动物中重复部分的模式的基因之一。实验室研究表明，当配对被淘汰或在果蝇中沉默时，昆虫身体的其他部分均无法发育，并且无法存活。

贾维拉说：“我只是试图找到配对的蚊子，以用作参考点，但我找不到。”

当她在所有可公开获得的蚊子基因组数据库中搜索配对时，她发现所代表的每个蚊子物种中都缺少这种配对。贾维拉说：“一旦我们接受了该基因的真正缺失，我们就认为那是一个非常荒诞的谜，并立即改变了齿轮以满足我们的好奇心。”

Jarvela的小组搜索了与蚊子密切相关的苍蝇物种的基因组，发现它们都含有配对基因。这表明配对的丧失是仅在蚊子中发生的最近的进化事件。研究人员很清楚，蚊子中的某些其他基因必须具有与其他昆虫中配对的相同的功能。

他们发现了暗示该基因可能参与1996年果蝇实验的线索。在那项研究中，科学家将配对配对剔除，并用一个紧密相关的基因醋栗代替，该基因通常在以后的发展中起着独特的作用。那是一个高度工程化的实验，但是它表明，当猕猴桃在发育过程中的正确时间被表达时，没有配对基因的果蝇会发育出正常的交替区段并存活下来。

为了发现醋栗是否自然地替代了蚊子中的配对，贾维拉和她的团队使用CRISPR从一种叫做Anopheles stephensi的蚊子中编辑了醋栗。突变的蚊子胚胎看起来像​​配对的配对的实验室果蝇胚胎。

UMD昆虫学系教授兼主席，该研究的资深作者莱斯利·皮克(Leslie Pick)说：“这项工作表明，即使不同物种具有相同的性状或特征，其共有的遗传机制也可能不同。” “在本文报道的情况下，即使丢失了我们认为必不可少的基因，也仍会进行分割。我们的下一步将是寻找昆虫基因调控网络变异的其他实例，并尝试确定如何在昆虫体内进行基因重布线。性质。”

贾维拉(Jarvela)也对探测可能受到配对基因缺失影响的蚊子发育的其他方面感兴趣。除了控制对生存至关重要的分割外，配对还会影响果蝇的雄性育性。

贾维拉说：“这意味着不同的基因可能调节蚊子的雄性繁殖力，它们可能是蚊子所独有的，这可能为控制蚊子提供强大的途径，而又不会伤害其他昆虫，例如蝴蝶和蜜蜂。”

2020年9月30日，Alys M. Cheatle Jarvela，Catherine S. Trelstad，Leslie Pick发表了题为“调控基因功能的交接使蚊子中必需的基因丧失”的研究论文，发表在《通讯生物学》杂志上。

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