在没有遗传变异的情况下，无性入侵物种找到了适应环境的新方法

新的研究发现，两种象鼻虫，在世界许多地方都很常见，但却是入侵性的甲虫，一直在利用表观遗传变化来适应和应对它们所吃植物中的不同毒素。这些发现对我们如何考虑无性侵略者和基因的成功有多大意义。

　　

韦尔斯利学院(Wellesley College)的一项新研究发现，两种象鼻虫，在世界许多地方都是常见的入侵甲虫，它们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。这一研究结果发表在《PLOS ONE》杂志上，这一发现对我们如何看待无性入侵者以及由于基因调控，它们能有多成功具有启示意义。

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，基因也是相同的。然而，研究小组发现，它们有独特的适应能力，可以产生不同的蛋白质，让它们吃和消化各种植物，甚至是那些产生毒素的植物。

他们共同分析了三种基因类型的基因表达模式，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说:“我们发现一些寄主植物群，如豆科植物，似乎对象鼻虫更为苛刻，并引发复杂的基因表达反应。然而，象鼻虫对寄主植物的反应与其他胁迫情况(如有机栽培条件和向新寄主的过渡)有许多差异表达基因，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，母亲能够用这些表观遗传变化‘引导’她们的孩子，”该研究的第一作者、Ava Mackay-Smith说。“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，因为经典的理解是，无论在有性生殖还是无性生殖中，所有的表观遗传标记都会在两代之间消失，每一代都重新开始。

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(例如本地植物或作物)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。”

也许遗传变异不是自然选择作用的唯一可遗传变异形式，表观遗传过程可能会增加生物体在应对压力和其他环境挑战时的进化潜力——这可能与环境变化有关气候变化的背景。

Ava Mackay-Smith, Mary Kate Dornon, Rosalind Lucier, Anna Okimoto, Flavia Mendonca de Sousa, Marcela Rodriguero, Viviana Confalonieri, Analia A. Lanteri, Andrea S. Sequeira. Host-specific gene expression as a tool for introduction success in Naupactus parthenogenetic weevils. PLOS ONE, 2021; 16 (7): e0248202 DOI: 10.1371/journal.pone.0248202