1月15日《科学》杂志精选

 

一个大型的科研联合体已经对3种寄生性金小蜂的基因组进行了序列测定。这些昆虫常常被认为是膜翅目昆虫的“实验用大鼠”，膜翅目昆虫包括黄蜂、蜜蜂和蚂蚁。这些细小的蜂类以及它们多种多样的寄生性亲族会螫刺许多其他的昆虫，并在这些昆虫（其中包括许多重要的农作物害虫以及会传播疾病的昆虫）的身体上产卵。因此金小蜂基因组序列的测定可能为控制这些麻烦的有害昆虫开启新的门径。金小蜂同时也是遗传学研究的一种重要的生物模型，主要是因为它们是“单倍二倍体”，也就是说，其雌性昆虫来自受精卵，并拥有2组染色体，而其雄性昆虫则是从非受精卵发育而来，因此仅拥有一组染色体。由于其雄性只有一组基因，所以人们能够较为容易地探究表达不同遗传特征的基因，特别是那些牵涉到多重性相互作用的基因。Jack Werren及其同事在他们的研究中报告了3个基因组的测序工作，并描述了这些基因序列所披露的某些关键性的发现。例如，研究人员能够找到与金小蜂毒有关的基因，这些蜂毒会在其宿主体内引起多种效应。他们还确认，这些金小蜂会从细菌和痘病毒那里获取新的基因。他们找到了在这3种金小蜂中快速演化的细胞核及线粒体基因，而这种情况可能会引起新物种的出现。研究人员还报告说，金小蜂有一个“DNA甲基化工具包”，这意味着有一组编码蛋白质的基因可帮助修饰该生物的DNA。这种形式的修饰证明对许多不同的生物学过程都是重要的（如发育），但果蝇这种长期以来用作遗传学研究的昆虫模型却没有这种工具包。因此，金小蜂还可能对研究甲基化有用。

 

 

研究人员报告说，短吻鳄的肺与鸟的肺类似，即空气是沿着一个单向通路进行流通，而非进出一个盲端通路。这种肺的结构一般被认为是鸟类所独有的专门结构，因为鸟类在飞翔的时候需要大量的氧气。但新的研究结果提示，这种单向的气流模式最有可能是起源于鸟类和短吻鳄所共有的祖先，例如早期的爬行动物，或三叠纪中的“祖龙”。Collen Farmer和Kent Sanders研究了美洲短吻鳄肺内的空气和水流模式，他们的研究包括了活体动物的肺以及切割下来的人工通气的肺。他们发现，在短吻鳄中的气流是单向的而且与鸟类极为相似，尽管现在仍不清楚短吻鳄究竟是如何进行这种类型的呼吸的，因为它们并没有鸟肺所具有的气囊。研究者提出，这种气流模式可追溯到三叠纪早期的祖龙，并可能一直存在于不同的祖龙后裔之中，即除了鳄鱼和鸟类之后还包括恐龙。他们进一步猜测，这种肺结构可能赋予早期祖龙种群某种优势，使它们能够进行剧烈的运动。

 

 

北极滨鸟每年都会精疲力竭地长途迁徙到它们在荒芜遥远的北极的繁殖地区。科学家们报告说，它们这样做确实也会得到回报。这些鸟所下的蛋因此而不容易被狐狸及其他掠食动物吃掉。在北极筑巢的鸟具有令人印象深刻的迁徙策略，例如，它们会从其在南美洲的南端、非洲和大洋洲的南部的过冬场所飞到其在北极的繁殖场所。这些鸟在长途旅行时在体力上所付出的代价已经被人们作了深入的研究，人们也对这些鸟是如何设法完成这一旅行的方式作了大量的研究。然而，正如一篇相关文章所写的，人们对这些鸟为什么要作如此远距离的旅行仍然不清楚。为了测试掠食行为可能会在较高纬度的地方有所减少这一假设，Laura McKinnon及其同事在1500个人工鸟巢中放入了鸟蛋，并将这些人工巢置放在沿着一段北极地带的7个滨鸟繁殖场所，该地带由南至北的长度超过3000公里。研究人员对这些鸟巢进行了至少两个夏天的监控后发现，处在越北面的鸟巢越不容易受到掠食动物的侵害。在一篇相关的文章中，Olivier Gilg和Nigel G.Yoccoz对掠食行为是如何影响北极生物多元性的议题进行了详尽的解释。

 

 

研究人员已经破解了青蒿这种植物的遗传密码，该植物可产生出一种可用来抗疟疾的天然物质。研究人员说，这一基因图谱可在将来为人们带来更多的该抗疟药的储备。Ian Graham及其同事对该植物的全部信使RNA分子（即其转录物组）进行了序列测定，并找到了产生药物的特别基因和其标记物。研究人员接着在实验室中栽植了数代的青蒿以确证他们的发现。他们证实，这种在中国已经栽种了1000多年的药用植物可被转变成为一种更为健壮的全球性作物。他们记录了该植物转录组的那些可用来提高其农业产量、降低生产成本并保证来自该植物的抗疟药青蒿素可持续供应全球的区域。青蒿素是一种被广泛使用的治疗致命性疟原虫的有效疗法中的关键成分。这种以青蒿素为主的治疗预计会在不远的将来在全世界范围内增长。在一则相关的文章中，Wilbur Milhous和Peter Weina对青蒿的基因图谱及其蕴含进行了更为详细的描述。

 

（本栏目文章由美国科学促进会独家提供）