科学家发现首例动物体内自制胡萝卜素现象

长期以来,科学家始终认为,通过饮食是动物获取所需胡萝卜素的唯一来源。没有文字记载说动物能够靠自身的能力生产或制造胡萝卜素。
然而,美国亚利桑那大学研究人员新公布的研究成果改变了人们的观点,他们发现,一种名为豌豆蚜虫的昆虫能够生产制造自身所需的基本营养成分——胡萝卜素。负责研究工作的是亚利桑那大学生态和进化生物学教授南希·莫兰,主要合作者包括化学和生物化学系研究专家泰勒·贾尔沃。
莫兰表示,从鸡蛋黄的黄色,到虾和三文鱼的粉色,再到火烈鸟、西红柿、胡萝卜、柿子椒和金盏花粉色等,这些颜色的背后均是胡萝卜素在“作祟”,人们从胡萝卜素的广泛分布中,不难明白它实际上存在于生命的各个角落。
莫兰和同事通过在实验室中培养豌豆蚜虫,了解到了它们是如何获得生产胡萝卜素的能力的。她表示,研究小组的发现源于实验室中发生一次幸运的意外以及其他科学家最近完成的豌豆蚜虫基因组测序工作。
豌豆蚜虫的英文学名为Acyrthosiphonpisum,它们的颜色有红色和绿色两种。豌豆蚜虫为无性系动物,“母亲”直接繁殖“女儿”,而“女儿”与“母亲”具有相同的遗传特征。
2007年,莫兰和同事在实验室中发现红色5A系豌豆蚜虫神奇地繁殖出黄绿色的后代时,知道这是豌豆蚜虫的基因发生突变的结果。他们将新生的黄绿色豌豆蚜虫称为5AY系,并将它们在实验室作为“宠物”培养,认为也许某天会有机会了解颜色出现如此变化的真正原因。
豌豆蚜虫体内存在着共生菌(symbioticbacteria)。这些共生菌生活在豌豆蚜虫体内特殊的细胞中,并从母系豌豆蚜虫直接传递给其后代。共生菌为豌豆蚜虫提供了至关重要的营养。如果蚜虫的共生菌死亡,那么蚜虫也就随之而灭。
莫兰研究豌豆蚜虫和细菌体系长达数10年,知道有3种主要的共生菌并不生产胡萝卜素。此外,她十分清楚,豌豆蚜虫并不从它们的食物中获取胡萝卜素,因为豌豆蚜虫是通过吸取植物韧皮部树液来获得所需食物的,而树液本身胡萝卜素贫乏,并且蚜虫体内的胡萝卜素与植物中的并不相同。
2009年底,在豌豆蚜虫全部的DNA测序完成并为研究人员共享后,莫兰决定利用这些基因序列寻找豌豆蚜虫的胡萝卜素基因。由于有机物利用相同的生物合成途径获取胡萝卜素,因此莫兰和同事认为可以直接寻找豌豆蚜虫的胡萝卜素基因。
在豌豆蚜虫基因组测序中,研究人员分析的是红色豌豆蚜虫,它们带有额外的胡萝卜素基因副本,这使得研究人员很容易地找到了导致豌豆蚜虫呈红色的基因。随后,莫兰和同事的工作就是了解红豌豆蚜虫额外的胡萝卜素基因副本到底是来自豌豆蚜虫的DNA,还是来自少见的共生菌,或是因样品被真菌所污染的结果。
研究发现,从豌豆蚜虫中除掉共生菌并没有改变其后代的颜色,这意味着共生菌并不是蚜虫红色的来源。然而,通过追踪红色、绿色以及2007年获得的黄绿色豌豆蚜虫的家系,证明颜色变化符合孟德尔遗传特征,这表明导致豌豆蚜虫呈红色的DNA片段是豌豆蚜虫DNA的组成部分。
莫兰和同事发现的豌豆蚜虫遗传特征与其他研究小组的结果吻合,该研究认为,自然界豌豆蚜虫具有两种颜色的原因在于红色豌豆蚜虫更易受到寄生蜂的影响,而绿色豌豆蚜虫更容易受到其天敌如瓢虫的影响。
解释疑团最终的关键在于该基因片段从何而来。研究人员发现,蚜虫体中特殊的编译胡萝卜素代码的DNA片段不同于细菌的胡萝卜素基因,但与某些真菌(fungus)的胡萝卜素基因相同。莫兰认为,事实上是一种真菌基因进入了蚜虫的体内并被复制,虽然在两种微生物之间发生基因转移十分常见,但是一种真菌的功能性基因作为一种动物的DNA却是人们首次遇见。
莫兰表示,蚜虫和病原菌类(pathogenicfungi)之间的长期关联也许使得基因转移成为可能。或许这只是一个十分罕见的事例。然而,按照迄今为止的基因组研究获得的结论,单一的首次事例通常是广为存在事物的一个写照。新的发现表明生物体和它们基因组随着时间的推移发生交织,并以不同的方式融合。看来,不同的基因组和生物体以及家系之间的差异比人们想象中的要小许多。
动物存在许多需求,反映出的是先辈基因的丧失。这是人们的饮食需要多种氨基酸和维生素的原因。过去,人们认为没有动物能够重新获得这些已丧失的能力。但是,豌豆蚜虫的事例表明,它的确获得了生产自己所需化合物的能力。

原创文章,作者:EditorD,如若转载,请注明出处:https://zgdwbj.com/archives/2705

(0)
EditorDEditorD订阅者
上一篇 2010年10月11日 上午10:32
下一篇 2010年10月13日 下午4:37

相关推荐

  • 报名开启丨中国兽医协会第十三届兽医大会官网上线,报名开启

    中国兽医协会第十三届兽医大会 暨2026畜牧兽医用品展览会 时间:2026年8月21-23日 地点:山东鹊华国际会展中心 大会报名 开启 扫描下方二维码报名 培训费包含听课证、会议材料及会议午餐(快餐),参会人员交通住宿自理。 报名费可通过支付宝、微信及银行转账缴纳 银行转账信息如下 户  名:中国兽医协会 开户行:中国农业银行北京北下关支行 账  号:11…

    2026年2月3日 会讯
  • 征集 | 关于第十五届李曼中国养猪大会新一代养猪兽医论坛报告及墙报征集活动的通知

    科学·分享·合作·传承   第十五届李曼中国养猪大会将于2026年10月22-24日在中原国际会展中心举办。 李曼大会是目前全球最大的养猪行业会议,也是畜牧行业首个万人大会。大会以“科学·分享·合作·传承”为口号,秉承“为世界养猪业提供科学为本的解决方案”的主旨,构建起集展览、论坛、国际交流与合作于一体的多维平台,被行业内评为养猪业最有价值的会议之一。 第十…

    2026年2月3日 会讯
  • 见证乡村产业新未来:2026国际乡村发展创新博览会,解锁产业新机遇

    当全球前沿的农业科技,遇见中国广袤的乡土田野,将碰撞出怎样的未来图景?面对乡村全面振兴的时代课题,我们如何汇聚创新力量,找到切实的解决方案?   这些问题,都将在4月9至11日,即将在合肥滨湖国际会展中心举办的2026国际乡村发展创新博览会(下称“乡村振兴展”)上找到鲜活的答案。   由上海市国际贸易促进委员会、安徽省国际商会联合主办,安徽省农业农村厅、发改…

    2026年1月29日 会讯
  • 告别抗生素保健依赖!非瘟防控经验引领无抗养殖提质增效

    抗生素的滥用,是削弱猪群免疫力、诱发疫病的重要诱因。从免疫学角度分析,长期使用大环内酯类抗生素、氟苯尼考、阿莫西林等抗生素,会直接抑制猪体T淋巴细胞增殖与B细胞抗体分泌,导致T淋巴细胞转化率下降15%~20%,显著削弱体液免疫与细胞免疫功能。更严重的是,抗生素会无差别攻击肠道益生菌,造成益生菌群数量锐减30% 以上。肠道作为猪体最大的免疫器官, 其黏膜屏障是…

    2026年1月14日 资讯
  • 2026中国(青岛)畜牧业博览会 全链展区解锁产业新机遇

    2026年4月10-12日,以“引领智慧畜牧·助力乡村振兴”为主题的中国(青岛)畜牧业博览会将在青岛世界博览城(西海岸新区)重磅举办。作为东部地区畜牧产业标杆盛会,本届展会由中凯会展集团倾力打造,汇聚全球800余家行业领军企业与5万余名专业观众,构建全产业链交流合作的高端平台,现正式面向全球开启招商通道,诚邀行业同仁共赴春日盛会。 依托山东畜牧业全国领先的产…

    2026年1月14日
  • 2026新疆畜博会 第六届新疆国际畜牧业博览会 邀请函

    一、大会概况 畜牧业是新疆的传统优势产业,作为全国五大牧区之一,新疆依托独特的自然条件和优质草原资源,形成了奶业、肉牛、肉羊、马产业、蛋禽、生猪、骆驼等多元化发展格局。近年来,在自治区党委、政府及新疆生产建设兵团的政策支持下,新疆全面推进畜牧业振兴行动,着力打造全国重要的畜产品生产与加工基地,建设优质畜(禽)产品产业集群。 当前,绿色低碳、智能化、品牌化已成…

    2025年12月29日
  • 破局生态养殖,共筑防控屏障——第八届生态养殖高峰论坛暨动物寄生虫病综合防控大会圆满落幕

    寒冬至,奋进热,共话养殖新未来。在厦门这座兼具创新活力与产业底蕴的城市,“破局生态养殖第八届高峰论坛暨动物寄生虫病综合防控大会”成功举办。来自全国各地的行业专家、企业家、养殖从业者及经销商代表齐聚一堂,以“品质与品牌,奋进中的坚守”为核心,围绕生态养殖痛点破解、寄生虫病综合防控、技术创新应用等关键议题展开深度研讨,为推动我国生态养殖业高质量发展注入强劲动力。…

    2025年12月24日 资讯
  • 破解区域失衡,中国猪业高质量发展白皮书发布

    12月18日, 2025第十一届中国猪业高峰论坛暨中国猪业高质量发展峰会在珠海召开。中国农业科学院原院长翟虎渠、农业农村部原国家首席兽医师李金祥、农业农村部原总畜牧师张天佐、中国工程院院士谯仕彦、大北农集团董事长邵根伙、正大集团资深副董事长白善霖、东瑞股份董事长袁建康、温氏集团首席科学家吴珍芳、中国农业大学教授李保明、农业农村部种猪质量监督检验测试中心(广州…

    2025年12月20日
  • 展位即将售罄,入局正当时!2026济南生物发酵系列展热度“狂飙”

    N1、N2、N3、N4、N5五大主题馆 即将全部售罄!!! 招商收官在即,最后“入场券” 席位有限  时间无多 2026济南生物发酵系列展 优质展位已所剩无几 这不是预热,是最后的提醒 若您在规划明年的市场 点击立即预订 此刻必须立即落子 2026国际生物发酵系列展(济南)将于2026年3月9-11日,在济南黄河国际会展中心盛大举办!展会规模100,000平…

    2025年12月18日 会讯

发表回复

登录后才能评论