撰文 | 羅希尼·蘇布拉馬尼亞姆（Rohini Subrahmanyam）
翻譯 | 巢栩嘉
小小的粉蝨以樹液為食，會傳播多種植物病毒。不僅如此，粉蝨還會在所食用的約500種植物上分泌粘液，而這種黏糊糊的東西會吸引黴菌。因此，粉蝨會對農業造成嚴重破壞。為何粉蝨有如此巨大的威力？最近，發表於《科學·進展》（Science Advances）的一項研究揭示了其中一個奧秘。由中國農業科學院張友軍領導的科學家團隊發現，這些頑固的害蟲從細菌那兒獲得了基因，因而能以驚人的效率處理氮元素。
正如美國哈佛大學的演化生物學家內奧米·皮爾斯（Naomi Pierce）所言，“氮使世界運轉。”氨基酸中含有氮元素，而動物會以氨基酸為原料，製造蛋白質和核苷酸（DNA的基本組成元件）。然而，這些過程同時會產生有毒的副產品，可能會損害細胞。一些昆蟲與共生的細菌演化出了互惠的關係，這些細菌能從這種廢物中回收可用的氮。
這項新的研究表明，早在數百萬年前，粉蝨就已經擺脫了這種與細菌的夥伴關係：它把這類細菌體內兩個與氮元素回收相關的基因，整合進了自己的DNA中。該研究的作者之一、瑞士納沙泰爾大學（University of Neuchâtel）的化學生態學家特德·圖爾林斯（Ted Turlings）表示，病毒是眾所周知的DNA轉移專家，它們很可能從細菌中捕獲了這些基因，而後又湊巧把它們植入了附近昆蟲的基因組。這一過程就叫“水平基因轉移”，是生物適應性演化的重要驅動力。
現在，當粉蝨體內氮含量過高時，這些“內部”基因可以幫助它們將更多氨基酸轉化為廢物。然後，當粉蝨體內氮含量不足時，這些基因又會將廢物重新回收，生成氨基酸。研究作者指出，不同植物的氨基酸含量差異很大，可能正是由於這些捕獲而來的基因，粉蝨才得以在如此多種植物中大量繁殖。
對粉蝨而言，相比於與細菌合作回收氮元素，擺脫細菌這個中間人直接自力更生，耗費的能量更少。而且，要確保與細菌的合作關係不會變成寄生關係，還需耗費更多能量。皮爾斯說：“如果你體內生活著一種共生體，你就需要有辦法控制它。否則，它最終可能會反控你。”
這些捕獲的基因也許是粉蝨求生的有效策略，但圖爾林斯指出，它們也可能是粉蝨的致命弱點。因為這些基因現在是粉蝨的特異性基因，於是科學家就可能開發出一些只針對粉蝨而不會對其他生物造成傷害的控蟲手段，例如改造植物使它能破壞粉蝨的基因。圖爾林斯說：“就特異性而言，這種控蟲方法已經接近完美了。”
在荷蘭阿姆斯特丹大學（University of Amsterdam）研究植物-昆蟲相互作用的科學家彼得拉·布勒克爾（Petra Bleeker）表示，粉蝨的基因捕獲史還不止這些。據瞭解，它們還捕獲了來自植物的基因，這些基因使它們能夠中和植物的防禦性毒素。布勒克爾說：“昆蟲的水平基因轉移似乎並不少見，而粉蝨看上去是其中的佼佼者。”
本文選自《環球科學》6月刊“前沿”欄目。
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