" 超级害虫 " 烟粉虱。｜Wiki

作者｜汤波 分子生物学博士

编辑｜陈天真

在自然界，植物需要对抗的不是僵尸，而是各种有害昆虫。昆虫想吃植物，但植物不想被昆虫吃掉，于是漫长的生命演化过程中，植物和昆虫积极进行着军备竞赛，发展各种防御和进攻策略，有时甚至不惜成为基因窃贼。

比如，数千万年前，当 " 超级害虫 " 烟粉虱落在植物叶片上吮吸甜美汁液时，可能意外地 " 窃取 " 了植物的一种强大基因，从而让自己获得了抵御植物毒素的武器，从此肆无忌惮地危害人间……

基因的奇幻漂流

说起基因遗传，我们熟悉的是，它携带着生命体的种种特征，从上一代垂直传递到下一代。

然而如果将漫长的生命演化历史看过一条河流，基因其实并不是简单地顺流而下，而是会时不时纵横交错，打破亲缘关系的界限，经历一场奇幻漂流，从病毒进入细菌，在各种细菌之间流窜，从病毒、细菌转移到更复杂的生命体 ...... 这个过程被称为水平基因转移。

基因通常是从上一代垂直传递到下一代，但也可以跨越不同生物个体，发生水平转移。｜维基百科

对于细菌这样的原核生物而言，其 DNA 没有包裹在细胞核中，而是游离在细胞内，水平基因转移简直是家常便饭，大约 80% 的基因都曾频繁转移。

它们可以直接吸收另一种细菌的基因，可以通过病毒导入外源基因，还可以彼此结合交换基因。一般来说，除了一些对细菌生存至关重要的基因（比如负责基因表达、转录和翻译的基因）不容易发生转移外，其他功能性基因很容易开启一趟漂流之旅。

对于包括动物、植物、真菌在内的真核生物而言，DNA 被禁锢在细胞核内，基因水平转移没那么常见，但也并非新鲜事。基因仍然会不时从病毒、细菌或真菌 " 漂流 " 到动植物基因组中赖着不走。

比如科学家发现，一种叫做蛭形轮虫的微小无脊椎动物，竟然含有大约 10% 的 " 外源 " 基因，它们大多来自细菌和真菌。豌豆蚜虫曾经从真菌中获得一种基因，使其原本绿色的外表变成了红色，以躲避天敌。小麦的近缘植物长穗偃麦草则因为获得了一个真菌基因，对赤霉病具有更强抗性。

与之相比，基因在真核生物之间的转移则相对罕见。不过最近，科学家发现，进化历程至少相隔 10 亿年的植物和昆虫之间，竟然曾克服重重障碍，进行了一场基因层面的角逐。

基因会从病毒、细菌、真菌转移到动植物的基因组中。｜Cell

植物和昆虫的基因大战

植物和昆虫之间的之间的战争是一场斗智斗勇的军备竞赛。很多植物为了防御昆虫进攻，会分泌防御毒素，让昆虫得不到好果子吃，甚至命丧黄泉。酚糖苷正是这样一种 " 毒药 "。

不过冤家路窄，面对 " 超级害虫 " 烟粉虱，这种毒药却全无用武之地。全世界的烟粉虱大概有 30 多种，它们会刺吸植物汁液，同时分泌黏糊糊的蜜露，滋生霉菌，更能传播 300 余种病毒，危害 600 多种植物，每年在全球造成数十亿美元的经济损失，被联合国粮农组织认定为世界第二大害虫。

小小的烟粉虱为何如此强悍？中国农业科学院蔬菜花卉研究所的科学家经过 20 年的研究后发现，这是因为烟粉虱能分泌一种酶来化解植物中酚糖苷的毒性。一旦对植物进行基因改造，抑制这种酶的合成，烟粉虱在咀嚼植物叶片大快朵颐之后，基本就会全军覆没。

更有意思的是，烟粉虱的武器很可能恰恰来自植物自身。俗话说，伤敌一千，自损八百，" 毒药 " 不仅对外敌有害，对植物本身也不利，所以植物首先创造出 " 解药 " 为自己化解毒性。后来烟粉虱或许是在进食过程中，意外地 " 偷 " 来了植物基因，结果靠着 " 以子之矛，攻子之盾 " 的策略，轻松瓦解了植物的防御体系，从此烟粉虱的子子孙孙都可以舒舒服服当 " 吃货 "。

这项成果于 3 月 25 日发表在国际著名学术期刊《细胞》上，第一次确切表明了植物向昆虫的水平基因转移，同时也启发我们，或许可以通过特定方式改造植物基因，赶走烟粉虱，且不伤害授粉的有益昆虫。

" 超级害虫 " 烟粉虱很可能是 " 偷 " 来植物基因为己所用。｜Getty

每个生命都是众多基因的汇流

上一篇：上海植物园探秘花儿与访花昆虫活动招募
下一篇：没有了