因地制宜基因表达:跟着怂人混 你也会变怂(2)

时间:2015-04-03 10:05:57 

罗宾逊已经在蜜蜂身上观察到了这种现象。一年之前,他要求博士后塞德里克·阿劳克斯(Cédric Alaux)观察反复接受表示危险的信息素刺激的蜜蜂的基因表达模式。

对一只蜜蜂来说,这些信息素就好比在说:嘿,朋友,你有危险了。罗宾逊早就知道蜜蜂对此的反应体现在其行为和神经方面的变化上:它们的脑子里会火冒三丈,行动上则会飞身迎战。他也知道反复的报警会让杀人蜂愈加充满敌意。当阿劳克斯观察了一次次被报警信息素刺激的蜜蜂的基因表达谱之后,他和罗宾逊发现了上述现象的原因:当警报反复袭来,几百个在先前的研究中被认为与进攻性有关的基因会变得愈加忙碌。基因表达水平的升高与蜜蜂面对威胁反应时的进攻性增强完美吻合。

这是罗宾逊不曾预料到的。“信息素提升了基因表达的水平,并使其停留在较高的水平上。”原因很快就被揭开了:一些被影响到的基因是转录因子——调控其他基因的基因,而这造成了连锁性的基因表达反应,使大量基因参与进了对外界刺激的反应。

这一发现启发了罗宾逊的换巢培养研究。将幼蜂转移到迥异的新社会环境中会重塑它们的基因表达反应曲线吗?在墨西哥,罗宾逊的合作伙伴们每隔5到10天便要穿戴整齐地打开蜂巢,在每个蜂巢中找到十来只被寄养的蜜蜂,用一种特殊的真空吸尘器将它们吸起来,然后射入一个由液氮冷却的容器。极低的温度立即冰冻了蜜蜂的每一颗细胞,那一时刻它们的基因活性状态也被保存了下来。六周之后,研究者们收集了代表着各个生命阶段的大约250只蜜蜂,再将它们打包寄往伊利诺伊州。

回到伊利诺伊州,罗宾逊等人再取出蜜蜂那芝麻粒大小的脑子,磨碎后用DNA微阵列技术进行检查。这样就能够辨别出蜜蜂遭遇吸尘器时,它们脑中哪些基因正在忙碌。

罗宾逊将各组(杀人蜂蜂巢里的意大利蜜蜂组、杀人蜂蜂巢里的杀人蜂组等等)数据组织起来后,纳入一张由红绿两色方块构成的阵列当中:每一个方块代表一条基因,其颜色代表这条基因在该组蜜蜂体内的平均表达率。红色方块表示在该组大部分蜜蜂体内都特别活跃的基因;红色越明亮,则该基因活跃的蜜蜂数量越多。绿色方块表示在该组大部分蜜蜂体内安静或者不够活跃的基因。

基因表达微阵列的打印输出(这幅图来自对自闭症和非自闭症人士的对比研究)表现出一个基因组上的活性快照。红色方块表示活性较强的基因,绿色方块表示活性较弱的基因。

拿到这些阵列结果之后,罗宾逊说,“结果令人震惊。”对那些遭到“劫持”的蜜蜂来说,新家的生活确实改变了“整块”基因的活性。如果将它们的基因表达阵列数据与和同类一起长大的蜜蜂组进行对比的话,一眼便能够看出显著的变化:阵列中有几百条基因的颜色都不同。蜂巢之间的转移不仅让蜜蜂的行为出现差异,更让它们的基因大范围地改变了工作状态。

而且,不管是哪个亚种,被收养蜜蜂的阵列数据还随着年龄的增长而与收养它们的蜜蜂的阵列数据越来越相似。那些“打开”或者“关闭”的基因当中有很多已知能够影响行为;其中有一些则与攻击性有关。

蜜蜂的行为也发生了变化,它们的性情变得与同巢伙伴一样。看起来基因组并不需要改变其编码,便能够将动物变得如同另一个亚种。

更进一步,它们差不多就是变成了另一种蜜蜂。在罗宾逊看来,这说明基因组远比先前预期的更加灵活,更易受到社会环境的影响。

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