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【小心慎入】基因研究助解蟑螂不死之謎

2018/3/21 — 14:31

蟑螂可算是最惹人討厭的昆蟲之一; 但究竟這種頑強生物,怎樣在環境最惡劣的地方茁壯成長?最新刊於《Nature Communications》的研究揭開小強的秘密。

今次研究目標為美洲蟑螂 (Periplaneta americana) 。自 16 世紀初期,美洲蟑螂從非洲「移居」至美國後,其數量大幅增長,甚至散佈至全球各地。走過食肆、超級市場,或者任一家庭都有機會遇到這種生物。

上海生命科學研究院植物生理生態研究所研究人員為解開蟑螂之謎,直接將美洲蟑螂基因譜排序。結果發現,美洲蟑螂擁有超過 20,000 組基因,與人類的 19,000–20,000 個相若。而美洲蟑螂與德國蟑螂 (P. Germanica) 之間,只共同擁有 75% 基因。相反,美洲蟑螂與兩種白蟻 (Z. nevadensisM. natalensis) 共同擁有的基因較多,分別為 79% 及 80%。結果顯示美洲蟑螂與白蟻基因上更「接近」。

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充滿污染、毒素,以及滿佈疾病的環境,對任何生物而言都是「地獄」。然而,蟑螂天堂有路不走,偏在地獄中「爭扎」求存。而令牠可以安穩繁衍的,正是蟑螂體內不同基因。研究人員根據昆蟲基因組模型 (GLEAN consensus model) ,對比並分析美洲蟑螂基因組。他們發現,美洲蟑螂的基因組可以組成 150 嗅覺受體及 500 個味覺受體,數量是昆蟲之中最多。加上美洲蟑螂的其他化學受體,令牠們成為最佳「拾荒者」。

除此以外,美洲蟑螂的另一組基因則能組成內部排毒系統,保護蟑螂免受食物中毒。而蟑螂的另一組基因組,更能讓免疫系統抵擋不同細菌感染。不僅如此,蟑螂基因還容許牠們擁有高繁殖率,以及讓蟑螂重新長回斷肢。種種因素令蟑螂可在這類環境生存繁衍。

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研究人員表示,未來將可繼續了解美洲蟑螂與白蟻的演化關係,並嘗試從基因組中,找出方法控制牠們的數量。 

來源:
Science, American cockroaches thrive in cities, thanks to their incredibly long genomes, 20 March 2018

報告:
Li, S., Zhu, Jia, Q., Yuan, D.,  C., Ren, Li, K., ... & Zhan, S. (2018). The genomic and functional landscapes of developmental plasticity in the American cockroach. Nature Communications, 9. DOI: 10.1038/s41467-018-03281-1

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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