跨越果蠅，迎來金小蜂

 

一個大型的科研聯合體已經對3種寄生性金小蜂的基因組進行了序列測定。這些昆蟲常常被認為是膜翅目昆蟲的“實驗用大鼠”，膜翅目昆蟲包括黃蜂、蜜蜂和螞蟻。這些細小的蜂類以及它們多種多樣的寄生性親族會螫刺許多其他的昆蟲，并在這些昆蟲（其中包括許多重要的農作物害蟲以及會傳播疾病的昆蟲）的身體上產卵。因此金小蜂基因組序列的測定可能為控制這些麻煩的有害昆蟲開啟新的門徑。金小蜂同時也是遺傳學研究的一種重要的生物模型，主要是因為它們是“單倍二倍體”，也就是說，其雌性昆蟲來自受精卵，并擁有2組染色體，而其雄性昆蟲則是從非受精卵發育而來，因此僅擁有一組染色體。由于其雄性只有一組基因，所以人們能夠較為容易地探究表達不同遺傳特征的基因，特別是那些牽涉到多重性相互作用的基因。Jack Werren及其同事在他們的研究中報告了3個基因組的測序工作，并描述了這些基因序列所披露的某些關鍵性的發現。例如，研究人員能夠找到與金小蜂毒有關的基因，這些蜂毒會在其宿主體內引起多種效應。他們還確認，這些金小蜂會從細菌和痘病毒那里獲取新的基因。他們找到了在這3種金小蜂中快速演化的細胞核及線粒體基因，而這種情況可能會引起新物種的出現。研究人員還報告說，金小蜂有一個“DNA甲基化工具包”，這意味著有一組編碼蛋白質的基因可幫助修飾該生物的DNA。這種形式的修飾證明對許多不同的生物學過程都是重要的（如發育），但果蠅這種長期以來用作遺傳學研究的昆蟲模型卻沒有這種工具包。因此，金小蜂還可能對研究甲基化有用。

 

短吻鱷的呼吸

 

研究人員報告說，短吻鱷的肺與鳥的肺類似，即空氣是沿著一個單向通路進行流通，而非進出一個盲端通路。這種肺的結構一般被認為是鳥類所獨有的專門結構，因為鳥類在飛翔的時候需要大量的氧氣。但新的研究結果提示，這種單向的氣流模式最有可能是起源于鳥類和短吻鱷所共有的祖先，例如早期的爬行動物，或三疊紀中的“祖龍”。Collen Farmer和Kent Sanders研究了美洲短吻鱷肺內的空氣和水流模式，他們的研究包括了活體動物的肺以及切割下來的人工通氣的肺。他們發現，在短吻鱷中的氣流是單向的而且與鳥類極為相似，盡管現在仍不清楚短吻鱷究竟是如何進行這種類型的呼吸的，因為它們并沒有鳥肺所具有的氣囊。研究者提出，這種氣流模式可追溯到三疊紀早期的祖龍，并可能一直存在于不同的祖龍后裔之中，即除了鱷魚和鳥類之后還包括恐龍。他們進一步猜測，這種肺結構可能賦予早期祖龍種群某種優勢，使它們能夠進行劇烈的運動。

 

北極濱鳥為何長途跋涉

 

北極濱鳥每年都會精疲力竭地長途遷徙到它們在荒蕪遙遠的北極的繁殖地區。科學家們報告說，它們這樣做確實也會得到回報。這些鳥所下的蛋因此而不容易被狐貍及其他掠食動物吃掉。在北極筑巢的鳥具有令人印象深刻的遷徙策略，例如，它們會從其在南美洲的南端、非洲和大洋洲的南部的過冬場所飛到其在北極的繁殖場所。這些鳥在長途旅行時在體力上所付出的代價已經被人們作了深入的研究，人們也對這些鳥是如何設法完成這一旅行的方式作了大量的研究。然而，正如一篇相關文章所寫的，人們對這些鳥為什么要作如此遠距離的旅行仍然不清楚。為了測試掠食行為可能會在較高緯度的地方有所減少這一假設，Laura McKinnon及其同事在1500個人工鳥巢中放入了鳥蛋，并將這些人工巢置放在沿著一段北極地帶的7個濱鳥繁殖場所，該地帶由南至北的長度超過3000公里。研究人員對這些鳥巢進行了至少兩個夏天的監控后發現，處在越北面的鳥巢越不容易受到掠食動物的侵害。在一篇相關的文章中，Olivier Gilg和Nigel G.Yoccoz對掠食行為是如何影響北極生物多元性的議題進行了詳盡的解釋。

 

植物基因已經為增加抗瘧藥物的生產做好了準備

 

研究人員已經破解了青蒿這種植物的遺傳密碼，該植物可產生出一種可用來抗瘧疾的天然物質。研究人員說，這一基因圖譜可在將來為人們帶來更多的該抗瘧藥的儲備。Ian Graham及其同事對該植物的全部信使RNA分子（即其轉錄物組）進行了序列測定，并找到了產生藥物的特別基因和其標記物。研究人員接著在實驗室中栽植了數代的青蒿以確證他們的發現。他們證實，這種在中國已經栽種了1000多年的藥用植物可被轉變成為一種更為健壯的全球性作物。他們記錄了該植物轉錄組的那些可用來提高其農業產量、降低生產成本并保證來自該植物的抗瘧藥青蒿素可持續供應全球的區域。青蒿素是一種被廣泛使用的治療致命性瘧原蟲的有效療法中的關鍵成分。這種以青蒿素為主的治療預計會在不遠的將來在全世界范圍內增長。在一則相關的文章中，Wilbur Milhous和Peter Weina對青蒿的基因圖譜及其蘊含進行了更為詳細的描述。

 

（本欄目文章由美國科學促進會獨家提供）