最近的進化變化允許果蠅在有毒的水果上用餐

一種名為noni的水果 - 現(xiàn)在大肆宣傳大量未經(jīng)證實的健康益處 - 對果蠅來說顯然是不健康的，它已經(jīng)讓遺傳學(xué)家著迷了一個世紀(jì)。對于生活在世界各地的實驗室中的果蠅種類，諾麗意味著極度偏見的滅絕：如果它吃掉在諾麗上生長的酵母，它就會死亡。然而，當(dāng)收藏家在馬達(dá)加斯加和非洲之間的一個小島上擺弄網(wǎng)和誘餌陷阱腐爛的香蕉時，他們找到了一個近親，果蠅yakuba，快樂地吞噬在這些禁果上生長的酵母。

生長在noni上的酵母是島民蒼蠅菜單上的核心。但是在大陸，“只要它沒有毒性，D.Yakuba對它能找到的腐爛果實感到滿意，”威斯康星大學(xué)麥迪遜分校遺傳學(xué)助理教授John Pool說。“他們刮掉在腐爛的水果上生長并吃掉它們的酵母細(xì)胞，它們的幼蟲在腐爛的水果中游動。” Pool是2016年4月4日“美國國家科學(xué)院院刊”上發(fā)現(xiàn)的這項發(fā)現(xiàn)研究的資深作者。

池說，馬約特島上存活毒素的果蠅很可能成為研究飲食變化演變的重要研究課題，“我們可以借用普通實驗室果蠅的遺傳工具。”

果蠅是遺傳學(xué)的主力，但“大多數(shù)果蠅實驗室專注于使用一小組實驗室菌株進行實驗，”Pool說。“我們的興趣是使用果蠅來了解該領(lǐng)域的進化。” 因為不同的果蠅也會進化出對noni的免疫力，“Yakuba讓我們有機會問，這些轉(zhuǎn)變是多么可預(yù)測?他們會使用相同的基因，還是這些生物有更廣泛的調(diào)色板，所以他們可以做出完全不同的選擇下次?”

法國國家科學(xué)研究中心的讓·戴維(Jean David)領(lǐng)導(dǎo)的馬約特島(Mayotte)的收集工作確定了不尋常的果蠅(Drosophila yakuba)種群及其對諾麗(noni)的奇異偏好。自查爾斯達(dá)爾文探索加拉帕戈斯以來，島嶼物種在進化生物學(xué)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。“到達(dá)的有機體發(fā)現(xiàn)生命不同，食物不同，它們必須與不同的物種相互作用，”Pool說。“如果有的話，他們與他們的大陸表兄弟之間的雜交較少，而且出于所有這些原因，他們可以更自由地走向不同的進化方向。”

Pool說，在馬約特島上的雌性yakuba蒼蠅喜歡不與大陸雄性交配，幫助建立支持新物種進化的生殖隔離。“當(dāng)這些蒼蠅到達(dá)馬約特時，可能沒有那么多的選擇，”Pool說，“所以他們被困在這種有毒的水果中生存。”

遺傳分析表明，島嶼蠅在大約3萬年前到達(dá)馬約特島后，對果蠅的免疫力發(fā)生了很長一段時間 - 在果蠅sechellia之間發(fā)生了類似的轉(zhuǎn)變之后很長時間，果蠅是該地區(qū)的另一種果蠅，也是腐爛的諾麗吃酵母。

這引發(fā)了最令人感興趣的問題：兩種遺傳轉(zhuǎn)化的相互關(guān)系有多緊密?

在Pool的實驗室中，博士后研究員Amir Yassin將這個問題分解為一個關(guān)于蒼蠅對諾麗的吸引力的問題，以及關(guān)于其對諾麗毒素的免疫力的問題。“我們沒有在吸引力的演變中看到強烈的遺傳平行信號，但是我們確實為容忍毒素基因提供了毒素，”Pool說。“所以不僅在兩個物種中進化出相同的特性，而且至少還有一些相同的基因參與其中。”

Pool說，找到一只最近改變其用餐習(xí)慣的蒼蠅是一個非常實際的原因引人入勝，他們觀察到大多數(shù)農(nóng)業(yè)害蟲在開始攻擊莊稼之前都要經(jīng)過改變菜單。

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