Cell：浙大科学家揭示昆虫通过基因水平转移借用微生物的1000多个基因，促进它们存活

数亿年前，微生物和植物可能通过基因水平转移（horizontal gene transfer, HGT）将基因传递给昆虫，从而使昆虫获得了进化优势。在一项新的研究中，来自中国浙江大学和美国范德堡大学的研究人员指出，包括蝴蝶和飞蛾在内的218种昆虫的1400多个基因源自细菌、病毒、真菌和植物。这项新研究认为，这些基因可能对昆虫的进化至关重要，使它们在交配行为、营养、生长和适应环境变化方面发展出有益的特性。

相关研究结果发表于2022年7月18日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“HGT is widespread in insects and contributes to male courtship in lepidopterans”。论文通讯作者为浙江大学的Jianhua Huang、Xing-Xing Shen和范德堡大学的Antonis Rokas。论文第一作者为浙江大学的Yang Li、Zhiguo Liu和Chao Liu。

水平基因转移（HGT）在微生物之间相当普遍。例如，细菌利用这种机制在不同细菌物种之间传递抗生素抗性基因，但是科学家们最近一直在系统性地研究昆虫与微生物或植物之间的HGT现象。

Shen说，“以前的研究已表明HGT可能促进了昆虫的生物多样性，但是没有人知道它在这个过程中发挥了多大的作用。由于有很多高质量的昆虫基因组可供我们分析，我认为现在是系统地调查HGT在昆虫中的普遍程度的好时机。”

Shen及其研究团队与Rokas合作开始了这个项目，收集了218个高质量的昆虫基因组样本，代表了19个物种丰富的昆虫目中的11个。有了这些数据，他们能够构建出进化树，确定在非动物基因组中更常见的错位基因，并研究哪些因素导致了昆虫中HGT的命运。

Shen说，“我们所看到的每一个地方都发生HGT事件。然而，我们不知道这些转移的基因是否对昆虫有益，甚至不知道这些基因中大多数的功能。”他寻求在浙江大学研究昆虫基因功能的Huang的帮助。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.06.014。

Huang说，“Shen带着一份超过1400个基因的清单走进我的办公室，我们必须决定从哪里开始。”这些作者决定验证昆虫中最普遍的没有已知功能的外来基因--- LOC105383139---的功能。

他们在这项新研究中报告说，“这个基因从李斯特菌水平转移到几乎所有的飞蛾和蝴蝶”，这意味着自3亿多年前飞蛾和蝴蝶的共同祖先出现以来，这个基因就一直存在于它们的基因组中。

他们决定从影响西兰花和卷心菜的害虫---小菜蛾（diamondback moth）---身上剔除这个古老的基因，并观察它具有什么样的功能。Huang 说，“令人惊讶的是，我们观察到那些缺乏这个基因的小菜蛾不能产生许多有活力的卵。然后，我们发现该基因影响了雄性的求偶行为。”

这些作者计划对这个基因如何有助于昆虫更有效地交配背后的机制进行更多研究，以及是否可以将它作为一种害虫控制工具加以利用。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Yang Li et al. HGT is widespread in insects and contributes to male courtship in lepidopterans. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.06.014.

2. Insects harbor over a thousand genes from microbes, which help them survive
https://phys.org/news/2022-07-insects-harbor-thousand-genes-microbes.html