@ 2016.02.15 , 16:30

让果蝇在黑暗中生存60年会怎样?

1954年11月11日,日本生态学家Syuiti Mori将一群果蝇放置在黑暗环境中生存,开启了进化生物学上历时最长的实验之一。61年后,这些果蝇已经繁殖了1500代,研究人员们现在检测到这些果蝇身上相比正常果蝇出现了几十个变异,也许正是这些变异帮助果蝇后代在黑暗环境中生存了下来。

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黑暗果蝇的外表看起来同正常果蝇一样,只不过黑暗果蝇头部充当感觉器官的毛更长。相比一般果蝇而言,它们的嗅觉似乎也更加敏锐,在黑暗中寻找配偶的能力也更强。京都大学的遗传学者Naoyuki Fuse表示虽然黑暗果蝇一直生活在黑暗的环境中,但它们依旧保持着昼夜节律。Mori于2007年去世之后,Naoyuki Fuse就接手了他的黑暗果蝇研究计划。

2012年,Fuse和他的同事给黑暗果蝇基因组测序,找到了它们DNA上220000处与一般果蝇不同的地方,这些黑暗果蝇还有上千处更大的插入或者删除的DN□□段。(Mori还曾将另外一组果蝇放置在正常光照下作为对照组,但因孵化器损坏,对照组消失了。)

为了确定是哪些遗传变异帮助果蝇适应黑暗环境,Fuse的团队让黑暗果蝇与一般果蝇进行杂交,并利用基因组测序观察杂种果蝇繁育49代的演化过程。他们推断,如果杂种果蝇在黑暗中培育了很多代,那么帮助杂种果蝇适应黑暗环境的遗传变异随着时间的流逝将变得越来越突出。

超级嗅探器

Fuse的团队列出了84种候选基因,其中不少与感知环境中的气味和化学物质有关,也有一些基因与产生信息素有关。结果被发表在Genes Genomes Genetics期刊上。研究作者们推测这些基因的变异使得果蝇能更好地探测信息素,这也能够解释它们在黑暗中寻找配偶能力增强的现象。Fuse希望利用基因编辑技术将黑暗果蝇变异的基因插入到正常果蝇中,以便检测这种假设的正确性。

密歇根州立大学的演化生物学家Richard Lenski表示:“这是一个非常有趣的研究。”他的团队自1988年起开始培育埃希氏菌,现在已经培育了五万多代。他的团队已经追踪到这些细菌如何适应新的食物源,他们每隔几个月就会冻结研究样本。

加利福尼亚大学的遗传学者Leonid Kruglyak表示:“我认为这类长期演化系统非常有趣,世界上并没有太多这种研究。”这种研究可能会检测到帮助果蝇适应黑暗的基因,但Fuse团队检测到的变异也有可能因遗传漂变而不是自然选择改变频率。

Fuse则表示黑暗果蝇项目是重要的科学遗产。但由于他在京都大学的位置并不固定,因此他不确定该项目的未来在何方。

本文译自 Nature & Gizmodo,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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