基因組測序揭秘臭蟲為何如此難纏

　　臭蟲是半翅目臭蟲科昆蟲，吸食人和溫血動物的血液。世界性分布，晝伏夜出，成蟲能耐饑一年以上，可以在一個相當廣泛的溫度和環境里存活（零下32度到零上40度）。作家倪匡曾經在其文學作品中這樣描寫過臭蟲的生命力之頑強：“人的生命力，和臭蟲簡直無法相比。”

　　臭蟲已經困擾人類至少三千年的時間，二戰后，由于殺蟲劑的廣泛使用，它們急劇減少，但在過去的二十年里，在除了南極洲之外的各大洲，在許多地區臭蟲從幾近根除，反彈到了驚人的侵染水平。僅在澳大利亞，臭蟲感染就上升了百分之4500。

　　最近，美國普渡大學的研究人員參加了一個多機構項目，測定了普通臭蟲（Cimex lectularius）的基因組測序。Cimex lectularius的基因組揭示了臭蟲獨特生物學的遺傳基礎，并為控制它們提供了新的目標。普渡大學昆蟲學家Ameya Gondhalekar和Michael Scharf注釋了臭蟲的抗氧化基因，這些基因能夠解毒它們所攝取的血液，并可能對化解某些類型殺蟲劑發揮作用。相關研究結果發表在最近的《Nature Communications》。

　　昆蟲學副教授Gondhalekar說：“幾十年來，臭蟲是一種被忽視的害蟲，但它們的突然流行，促使科學家們想開發出更好的臭蟲控制措施，并更多地了解它們的生物學。基因組為我們在更深層次回答這些問題，提供了一個急需的平臺。”

　　Scharf表示，臭蟲的意外復出，可能是由于國際旅游潮、二手商品交換以及害蟲對許多傳統殺蟲劑進化出的耐藥性。他說：“沒有人對此做好準備。這幾乎到了一種危機狀態。美國所有大城市都遇到了這個問題。我們的文化已經忘記了臭蟲，兩代昆蟲學家都沒有處理過它們。”

　　基因組結果顯示，臭蟲已經發展出多種方式對抗殺蟲劑。它們猶如盔甲般的外角質層運動障礙和解毒基因，有助于防止殺蟲劑的滲透。許多臭蟲也進化出新形式的鈉通道——神經系統中的門控，是擬除蟲菊酯之類的農藥殺蟲劑的破壞靶標。臭蟲也可能使用它們解毒血液的相同強大抗氧化酶系統，來化解攝入的農藥。

　　基因組表明，臭蟲間有著明顯的近親繁殖，從而表明對殺蟲劑的遺傳抗性可以在種群間傳播。許多與抗藥性相關的臭蟲基因，也在其他昆蟲（如蚊子、果蠅）中有相似的形式，但Scharf和Gondhalekar指出，抗氧化基因似乎是臭蟲所特有的，從而為遺傳控制措施提供了可能的目標。

　　讓臭蟲很難控制的另一個因素是，即便不吸血它們也能存活幾個月，容易地隱匿在衣服、行李、家具和床墊中。許多殺蟲劑只能應用于裂縫和底板，使臭蟲在噴涂過程中毫發無損。Scharf說：“只需要一次懷孕，臭蟲就能對整個建筑發起侵擾。”

　　成年臭蟲可以長到四分之一英寸長，是扁平、紅褐色的昆蟲。它們用刺吸式口器刺入人的皮膚，吸食血液，通常引起發癢、紅腫。人們被臭蟲咬傷后嚴重程度，可能有很大的差異，基因組為研究人員提供了分子資源，來探究臭蟲產生的蛋白是否可以引起過敏。

　　研究人員說，雖然臭蟲不傳播疾病，但是，抓臭蟲叮咬可導致繼發感染，而感染可產生心理影響。在臭蟲入侵的家庭中，人們可以會經受壓力、偏執、睡眠質量差、失眠和抑郁。Gondhalekar說：“一旦你身上有臭蟲，一切都變了。你會投入所有的注意力來擺脫它們。”普渡大學昆蟲學家Timothy Gibb以前的研究表明，即使人們誤以為家里有臭蟲入侵，也表現出抑郁加重和疏遠他人。

　　基因組測序還發現，和許多其他昆蟲相比，臭蟲有顯著較低數量的化學感應基因，可能是由于臭蟲的宿主特異性。它們從共生細菌中繼承了遺傳基因，這些共生細菌給它們提供了血液中缺乏的必需營養元素。臭蟲也有大量的節肢彈性蛋白編碼基因，這種蛋白使其角質層具有彈性。這種適應性可能有助于雌性臭蟲在創傷性授精后恢復。

　　研究人員說，農藥公司可以利用這些基因組資源，來篩選有效的化學物質，降低新殺蟲劑的市場成本。他說：“幸運的是，我們現在有了基因組資源。現在，有這方面的知識，可以使我們阻止臭蟲成為蟑螂和蚊子一樣害蟲。”

　　最后，讓我們回顧一下近期發表的幾項動物基因組測序結果：

　　地球最強悍動物——水熊蟲

　　在去年11月份，來自北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員，對一種幾乎堅不可摧的緩步動物——水熊蟲，進行了基因組測序，并發現了一些他們意想不到的事情：它們基因組的一大部分——近六分之一或百分之17.5，是來自于外源DNA。相關研究結果發表《PNAS》。地球最強悍動物測序的驚人發現

　　壁虎

　　通大學顧曉松院士的研究團隊與華大基因、中科院成都生物研究所和浙江大學沃森基因組科學研究院聯合完成了壁虎基因組測序，這是迄今為止規模最大的爬行動物基因組測序，為了解壁虎的適應性進化和生物特性提供了基礎，相關研究于2015年11月25日在線發表在《自然－通訊》上。我國多個大學研究團隊聯合完成壁虎基因組測序

　　“不死之蟲”扁蟲

　　2015年九月二十一日在《PNAS》上發表的一項研究中，一組研究人員首次表征了“不死蟲”扁蟲Macrostomum lignano的基因組，為關于“扁蟲及其再生能力“的許多新研究鋪平了道路。基因組測序揭開不死蟲再生之謎

　　柱頭蟲

　　來自沖繩科學技術研究院大學(OIST)的一支研究團隊與合作者們，完成了對兩個稱作為柱頭蟲(acorn worm)的小水生生物物種的測序，顯示相比于許多其他動物，我們與柱頭蟲共享了更多的基因，確立了它們是我們的遠親。研究結果發布在《自然》（Nature）雜志上。Nature發布基因組測序驚人發現

　　“活化石”海豆芽

　　沖繩科學技術研究院大學(OIST)、名古屋大學和東京大學的科學家們首次破解了“活化石”海豆芽（Lingula anatina）的基因組。他們分析了海豆芽基因組的三萬四千多個基因，發現海豆芽的基因組一直在積極的進化，并不能稱為活化石。基因組測序揭穿名不副實的“活化石”