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。
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?