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作者:做彩票代理怎么赚钱发布时间:2019年12月08日 19:06:45  【字号:      】

圣诞节香港难觅巨型圣诞树身影

入侵红火蚁的超级基因入侵红火蚁 (以下简称红火蚁) 个性凶残,防治困难,许多遭到入侵的国家皆很头痛,包括台湾。中研院生物多样性研究中心的王忠信副研究员,多年来持续研究红火蚁,发现红火蚁的社群行为,是由六百多个基因锁在一起的「超级基因」所调控。近年来,他积极寻找超级基因上面、决定蚁后气味以及工蚁辨识气味的关键基因,希望能开发出更有效的防治饵药,诱骗工蚁暗杀自己的蚁后。采访编辑|欧宇甜、美术编辑|林洵安入侵红火蚁 (以下简称红火蚁) 原产在温暖、潮溼的南美,1920 年代传入美国,扩散到全美各地,再透过进出口货物、盆栽泥土传播,从美国扩散到澳洲、中国、日本、韩国、台湾等地。图片来源│王忠信 分享 facebook 红火蚁天生脾气暴、不好惹!入侵红火蚁有多恐怖?红火蚁的食性杂,什么都吃,像是死掉的动物、昆虫,地面鸟巢中不会飞的幼鸟。连蜥蜴、乌龟等靠近巢穴,红火蚁也会发动攻击,把动物咬得奄奄一息。只要有红火蚁侵入的地区,其他生物几乎无法存活,造成生态浩劫。 红火蚁还有毒!虽然许多蚂蚁都是自备毒液的狠角色,但大多数个性温和、攻击性低,一旦被人踩到,立刻四处逃窜。红火蚁侵略性非常强。谁敢侵门踏户,立刻倾巢而出,发动恐怖攻击。连人类也难挡红火蚁的恐攻!红火蚁会吃农作物的果实、根茎,还会捕食泥土中的蚯蚓,造成严重的农业损失。气得想一脚踩死?哼哼,红火蚁立刻顺着人腿往上爬,用大颚咬住皮肤,再用腹部螫针注入毒液蛋白。人被咬到立刻有像火烧灼热的疼痛感 (所以称为红火蚁),少数过敏严重的人会休克,甚至死亡。现有饵剂效果不佳2003 年,台湾发表境内存在入侵红火蚁,危害范围主要在桃园,随着每年的婚飞、繁殖,领域渐渐往外扩展,新北市、松山机场等地也有灾情。目前台湾的防治策略是采热点控制 (hotspot control),当有人发现巢穴并通报,负责人员会前往施打饵剂。不过,目前饵剂只能防除 85~95% 的入侵红火蚁的族群,主要原因可能是:饵剂是用药和去油脂玉米颗粒、大豆油混合,一旦不新鲜了、受潮了,就会降低对蚂蚁的吸引力,偏偏台湾天气又很潮湿。另外,触杀型药剂可能伤害其他昆虫,只建议小范围使用,因此效果有限。另外,还有灌入低温液态氮、冻死红火蚁,或灌入热水、烫死牠们,但这两种比较麻烦又有危险……中研院王忠信副研究员提出新解方:从红火蚁的社群行为和基因组下手!单蚁后 vs 多蚁后大部分的蚂蚁巢穴中不是单蚁后 (巢中只有一只蚁后) ,就是多蚁后 (巢中有多只蚁后),只有 5~10% 的蚂蚁同时具有单蚁后和多蚁后巢穴,红火蚁就是其中之一。有趣的是,当单蚁后巢的工蚁发现外来的单蚁后或多蚁后,统统格杀勿论。但多蚁后巢的工蚁似乎比较「包容」,牠们会杀死单蚁后巢的蚁后,但会接纳其他多蚁后巢的蚁后。资料来源│王忠信、图说设计│黄晓君、林洵安 分享 facebook 工蚁怎么认出自己的「母后」?答案:气味。美国科学家曾做过实验,把多蚁后巢的工蚁,分别与多蚁后的蚁后、单蚁后的蚁后摩擦,再放回工蚁原本的多蚁后巢穴。结果发现,与多蚁后巢的蚁后摩擦的工蚁,可被同伴接受,但与单蚁后巢的蚁后摩擦的,会遭到同伴攻击,证实蚁后气味的转移会引发工蚁辨识行为的混乱。王忠信灵机一动:擒贼先擒王,想要有效防治红火蚁,可以诱骗工蚁杀死自己的蚁后,即可轻松瓦解整个蚁群!方法是:找出红火蚁身上控制气味和嗅觉的关键基因,以此设计饵剂,改变蚁后的气味或误导工蚁的嗅觉。但关键基因上哪找?这就要说到王忠信在 2013 年的重大发现:红火蚁的超级基因 (supergene) 与社群染色体 (social chromosome)。找到红火蚁超级基因科学家很早就知道,红火蚁的单、多蚁后巢受到一组 B、b 基因所控制。不过,单蚁后或多蚁后巢,不光是蚁后的数量和气味不同,还有许多特征和行为差异。比方说:单蚁后的处女蚁后腹部脂肪较肥厚,当其另立门户,会用大量的脂肪餵养首批工蚁,而工蚁的侵略性也比较强;相反地,多蚁后族群的蚁后只囤积少量脂肪,而且不自立门户,选择加入其他多蚁后族群……科学家认为,光是一组 B、b 基因不可能控制这么多差异。直到 2013 年,王忠信发现,控制红火蚁社群行为的关键,是一组包括六百多个基因的「超级基因」。超级基因有多「超级」?一般减数分裂时,染色体的基因有机会互相交换,形成新的基因组合,所以「龙生九子,子子不同」。超级基因则是被「锁在一起」的一群基因,在减数分裂时,里头的基因是不能拆开、互换的。即使真的互换了,前、后的基因会重复或缺少,诞生的子代通常无法存活。换句话说,超级基因必须「整组」传给后代,像被绑在一起的「套装式」基因。决定社会行为的社群染色体而红火蚁超级基因所在的染色体,即是「社群染色体」。红火蚁的社群染色体有两种:SB、Sb ,超级基因位于 Sb 上。因为 Sb 上有超级基因,SB 和 Sb 在整体结构上很不一样,很像人类的性染色体 X 和 Y 的情况。也就是说,两种染色体的不同组合,会造成个体很大的差异,就像 X 跟 X 组合是女性,X 和 Y 组合就变成男性。单蚁后族群的个体,只有 SB 这种染色体 (就像女性只有 X ) ,多蚁后族群则有两种染色体:SB 和 Sb (就像男性有 X 和 Y )。这两种社群染色体的组合,决定了多蚁后巢和单蚁后巢截然不同的社会型态。红火蚁的触角外面有一层壳,中间的神经表面有受器,可接收外界的气味分子,形成嗅觉。但是!外壳和神经之间是液体,就像一条河,气味分子不溶于水,不能自己「渡河」,必须由一种气味结合蛋白 OBP12 抓住、保护,才能顺利「游过」液体、抵达神经的受器。资料来源│王忠信、图说设计│黄晓君、林洵安 分享 facebook 这项发现证实了动物的社会行为与遗传有关,也是首次发现动物社群染色体决定牠们的行为差异,对社会和演化生物学有极大的贡献,论文于 2013 年 1 月 17 日获登国际权威期刊《自然》(Nature)。工蚁的气味结合蛋白找到了调控社群行为的超级基因,接下来,王忠信想知道,在这六百多个基因中,哪些基因负责调控蚁后的气味以及工蚁的嗅觉?是否能用在防治上?目前已经有一些眉目……先从工蚁的嗅觉说起!多蚁后巢的工蚁有 SBSB 和 SBSb 两种,单蚁后巢只有 SBSB 工蚁,王忠信将两种工蚁的触角切下来,测试基因表现。结果发现,有种可以抓住气味分子的蛋白质 OBP12,在 SBSb 工蚁的 RNA 的表现量很高,在 SBSB 工蚁身上没有,调控这个气味分子的基因在超级基因上,那么这种气味分子会不会就是工蚁辨认蚁后的关键呢?「下阶段的实验,就是除去这种蛋白质 OBP12 的基因,观察是否会影响工蚁辨认蚁后。」王忠信说。多蚁后的独家油脂另外,他将蚁后泡入有机溶剂,将身上的油脂溶出并分析。他发现一种编号为 23 的油脂,在 SBSb 多蚁后身上量很高,在 SBSB 单蚁后很低。这种油脂会不会是工蚁判断多蚁后和单蚁后的关键?因为雄蚁的基因是单套的 SB 或 Sb,他又去分析不同的雄蚁,发现 Sb 雄蚁身上有决定脂肪酸构造的多种蛋白质基因 (可产生油脂),但在 SB 雄蚁表现量比 Sb 低,也许这就是具有 Sb 的多蚁后身上为什么会有大量编号 23 油脂的原因。下一步要证实:编号 23 的油脂是多蚁后工蚁辨认蚁后的关键!他在多蚁后巢中放两张纸片,一张是泡过多蚁后的纸片,一张是泡过单蚁后的纸片。正常情况下,多蚁后的工蚁会把泡过多蚁后纸片带回家 (因为编号 23 油脂量很大),将泡过单蚁后的纸片丢到巢外牠们的专属「垃圾桶」(无编号 23 油脂)。王忠信的想法是:如果泡过单蚁后的纸片添加物质 23,工蚁也带回巢,那么编号 23 油脂很可能就是工蚁辨识蚁后的关键!一旦确认了,只要想办法除去多蚁后身上的这种油脂,让工蚁闻不到,工蚁就可能杀死自己蚁后。反过来说,如果让单蚁后身上有这种油脂,让工蚁误以为牠是多蚁后,也可能让单蚁后巢的工蚁发动攻击!目前这些研究仍在进行,如果未来进一步突破,就可能开发成防治药剂。例如:找出两、三个关键基因,制作能与工蚁辨识蚁后气味的受器结合的药剂,让工蚁闻不到味道或闻错;或是设计一种可改变蚁后气味的药剂,让同巢工蚁认不出自己的蚁后。对此,王忠信微笑着说:但愿能研发有效的药剂消灭红火蚁,解决恼人的防治问题,这是我的梦想!中研院王忠信副研究员,是一位演化基因学家,但希望自己在实验室的基础研究,能够解决现实生活的红火蚁防治难题。摄影│林洵安 分享 facebook 延伸阅读:◆「我在中研院养蚂蚁」王忠信与他的红火蚁大军◆A Y-like social chromosome causes alternative colony organization in fire ants◆王忠信个人网页本文为中央研究院研之有物,以创用 CC 姓名标示–非商业性–禁止改作 4.0 国际 授权条款释出。授权刊登于联合新闻网「阅读」频道。原文为「人蚁大战出奇招:破解红火蚁超级基因,诱骗工蚁暗杀蚁后」,未经同意,请勿转载。

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