奇怪的臭虫变得更奇怪:基因版

吸血虫可能从母亲和父亲那里继承线粒体DNA
Timothy Krause/Flickr

我们已经知道臭虫很奇怪。一只交配过的雌虫就能引发一场大爆发,这意味着它们似乎能容忍近亲繁殖;它们通过创伤性授精进行交配;并且它们仅靠血液为生,常常是我们的血液。(我写一本关于它们的书是有原因的)。

现在,研究人员又增加了一条:臭虫可以从母亲和父亲那里继承线粒体DNA。这听起来可能不像雄性臭虫直接将精液注入雌性臭虫体腔那样引人入胜。但它确实很重要。

线粒体是微小的细胞“熔炉”,为我们的细胞(以及包括动物、植物和真菌在内的所有真核生物的细胞)提供能量。尽管线粒体的历史尚不完全清楚,但它可能起源于一种叫做原核生物的简单细胞,这种细胞进入了另一种原核生物,最终形成了我们今天看到的细胞复杂性。

与其他真核细胞结构不同,线粒体拥有自己独特的DNA。在大多数物种中,这种DNA只通过母系遗传——基本上是一代到下一代的精确复制。除其他外,群体遗传学家可以利用线粒体DNA来追踪一个物种的群体如何随着时间推移而相互关联。

但有些生物却打破了常规,在群体中至少在非常低的水平上,它们同时拥有来自母系和父系的线粒体DNA片段。这被称为异质性,有时在果蝇蚊子蜜蜂贻贝等生物中发现。

现在,臭虫也被列入其中,它们的异质性水平甚至可能高于这些其他“线粒体不适应者”。这项初步研究发表在2015年7月的《医学昆虫学杂志》上,其网络版已于5月下旬上线

“臭虫比我们想象的要复杂得多,”塔尔萨大学分子生态学家、该研究的作者之一沃伦·布斯(Warren Booth)说。

布斯说,大约五年前,他开始注意到臭虫线粒体DNA中的异常——数据中重叠的峰值表明存在不止一组DNA,但他认为这只是样本质量差的结果。然后,他开始与捷克昆虫学家 Ondřej Balvín 合作,Balvín 现在是布拉格捷克生命科学大学的成员,也是新论文的合著者。Balvín 在自己的数据中也发现了类似速率的异常。

最终,布斯在塔尔萨大学的研究生格兰特·罗宾逊(Grant Robinson)检查了俄克拉荷马州和密苏里州29个臭虫种群的线粒体DNA,发现其中17%存在异质性。

“我认为这是一篇非常好的论文。它从不同的角度审视群体遗传学,探索了新的领域,”拉尔夫·纳兰(Ralph Narain)说。他最近在内布拉斯加大学林肯分校获得了昆虫学博士学位,并于上个月发表了一篇关于臭虫群体遗传学的论文

“通过群体遗传学研究,我们可以了解臭虫种群的迁徙和扩散。由于存在大量具有杀虫剂抗性的臭虫种群,因此需要监测这些种群的迁徙。我们需要所有可用的工具来帮助控制和管理这种害虫,”他补充道。

布斯的研究团队不确定为什么有些臭虫的线粒体DNA混合了母系和父系,尽管一种理论认为这可能是由于父系渗漏——即当精子和卵子结合时,来自雄性的线粒体渗入卵子。

臭虫是否能从混合的线粒体DNA中获得某种益处也尚不清楚,尽管布斯和他的同事们正在进行新的实验来找出原因。这项工作确实表明,研究臭虫线粒体DNA的群体遗传学家在试图比较不同种群和世代之前,可能需要对单个臭虫进行筛查,以便更好地理解不同世代DNA之间的相似性。

结合这项研究以及该团队今年早些时候发表的另一篇论文,该论文显示臭虫可能正在分化成一个新物种,看来臭虫可能会继续给我们带来惊喜。

这些昆虫甚至可能为更广泛的生物系统提供更多线索。“臭虫可以成为研究许多许多不同事物的独特模型,”布斯说。

延伸阅读

Robinson et al,“天然种群中一种复苏的人类害虫——臭虫(半翅目:蝽科)的广泛线粒体异质性”,《医学昆虫学杂志》,2015年.

 

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布鲁克·博雷尔(Brooke Borel)是《大众科学》的特约编辑,她也为 Slate、Aeon 和 NOVA Next 等杂志撰稿。她的第一本书《受感染:臭虫如何侵入我们的卧室并占领世界》(Infested: How the Bed Bug Infiltrated Our Bedrooms and Took Over the World)于 2015 年由芝加哥大学出版社出版。

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