互联网 qkzz.net
全刊杂志网:首页 > 旅游民俗 > 文章正文
刊社推荐

控制外来物种入侵的新武器——性染色体木马


□ 夏云

  外来物种入侵是人类活动全球化背景下的重要生态灾难之一。现有种及其分布区域是地球生命长期演化和竞争后的一种动态平衡。由于人为引进外地物种,或者人类活动加剧,都会导致外来种入侵。外来物种的到来打破了当地原有的生态格局,它们在新环境下往往没有天敌的制约,因此肆意生长,与本地物种抢夺生态资源,有时还会给当地物种带来致命的病菌,很可能将一些当地原有物种逼上绝路。现在,我国每年因外来物种入侵造成的经济损失高达600亿元,其中臭名昭著的有水葫芦、紫茎泽兰、巴西龟、牛蛙和小龙虾等。鉴于外来种入侵会造成巨大的经济损失、酿成始料未及的生态灾难,很多发达国家,如英国和澳大利亚等,都制定了严格的针对非本地物种入境的控制措施。

  目前,国际上已提出多种控制外来物种的方法,其中最常见的是传统的生物控制法,即人工引进入侵种的天敌,其经典案例发生在澳大利亚。为了控制越来越多的入侵物种——兔子,澳大利亚专门引进了狐狸。但结果却与预期背道而驰:狐狸并没有捕食兔子,而是选择了相比更笨拙更容易捕捉的有袋类动物。狐狸因此形成了新的入侵种,并引发了一连串生态灾难。

  另一种控制方法是设法改变入侵种的遗传特征,如制造突变基因。但是该方法容易出现反弹,而且这种遗传的不稳定性还可能转移到其他物种中。还有一种引入诱导不育基因的控制方法,但也饱受诟病。因为不育基因要发挥作用还需要一个前提,即这些基因要在群体中占有一定比例,但这些基因恰恰难以在种群中固定下来。可见,目前这些方法均有不够完善之处。

  最近,科学家又找到一种控制入侵物种的新方法——性染色体木马。使用电脑的人都知道木马病毒可以潜入受侵害的电脑并伪装、复制,对受侵害的电脑程序肆意破坏。科学家根据木马病毒的原理,利用生物性染色体特有的遗传性,创造了控制外来物种入侵的新方法。

  染色体是遗传物质的载体,由DNA缠绕组蛋白质构成,承载着与各种生命活动息息相关的基因。基因数目众多,被分配在不同的染色体中。根据染色体的特点和差异,人们将其分为常染色体和性染色体两类,性染色体是指导致同种生物出现两性差异的染色体。以人类为例,人体有22对常染色体和1对性染色体,在科学研究中,男性的性染色体被称为XY型,女性的称为XX型。性染色体木马技术正是利用了性染色体在不同性别中存在的差异的原理,让性别与性染色体发生逆转。

  那么性染色体木马是如何被设计出来的呢?通常情况下,生物个体的性别由遗传因素控制,控制性别的基因位于性染色体上,例如,导致人类为男性的SRY基因就位于Y染色体上。也就是说,在XY/XX性别控制系统中,含有Y染色体的个体为雄性,含有XX染色体的个体为雌性。但是,有些生物性别决定机制还不够成熟,其个体性别除了受遗传因素控制外,还可能受到外界环境条件的影响。例如:乌龟的性别受卵孵化温度的影响很大,25~29℃时孵出来的主要为雄龟,30~33℃孵出来的主要为雌龟。因此,对于不完全由遗传因素决定性别的生物,可以通过人为控制影响因素的方法决定其后代的性别。除了环境温度外,能够影响生物性别的外界因素还有很多,如性激素等。

  有些鱼类具有与人相似的XY/XX性别控制系统,但是这些鱼类的性别分化控制并不严格。因此,在其生长发育早期,可以使用性激素控制的方法得到表型和基因型不一样的个体。也就是说,正常情况下,具有XY型性染色体的个体表现为雄性,具有XX型的表现为雌性。但是通过人工激素控制处理的个体中,具有XY型染色体的可表现为雌性,即发生了性别反转,而且“她们”可以和具有XY染色体的同种正常雄性交配并生产后代。这些具有XY染色体的“雌性”与正常的XY雄性交配产生的后代中,正常雌性的数量会减少,导致种群性别比例失调,进而影响再下一代的正常繁殖,从而使种群数量下降。

  通过一系列更为精细的性别反转控制,可以产生威力更强的性染色体木马个体。那么如何让性染色体木马伪装成正常个体呢?

  首先,研究人员对第一代XY基因型的正常雄性进行激素处理,使出现其性反转,即获得基因型和表现型不一致的“XY雌性”;然后使其与正常的XY雄性交配,其后代应有四分之一的概率成为YY雄性。通过遗传检测筛选出这些YY雄性个体,并使其与性反转的“XY雌性”交配,再用雌激素处理产生的全部后代,这样就得到了一半性反转的“XY雌性”和一半性反转的“YY雌性”。通过这一过程,基因型为YY的“雌性”,这个强力的性染色体“木马”就诞生了。也就是说,正常情况下,自然界中雌性的基因型为XX,但是科学家制造出了基因型为YY的“雌性木马”。

  性梁色体木马技术如何使被入侵的种群灭亡的呢?科学家制造的出现性反转的YY“雌性木马”能像其他正常的XX雌性一样,吸引大量雄性与其交配繁殖。“木马”产生的下一代都含有Y染色体,因此均发育成雄性。多次将YY“雌性木马”引入后,就会导致后代中雄性个体偏高。我们知道,如果种群性别比例失调,尤其是当雄性占绝大多数的时候,该种群就无法产生足够的下一代,种群将因此衰落,直至灭亡。 “雌性木马”就这样悄无声息地帮助科学家完成了消灭外来物种的任务,真可谓兵不血刃。

分享:
 
摘自:大自然 2013年第04期  
更多关于“控制外来物种入侵的新武器——性染色体木马 ”的相关文章
    分享:
     
    精彩图文
    关键字
    支持中国杂志产业发展,请购买、订阅纸质杂志,欢迎杂志社提供过刊、样刊及电子版。
    关于我们 | 网站声明 | 刊社管理 | 网站地图 | 联系方式 | 中图分类法 | RSS 2.0订阅 | EMS快递查询
    全刊杂志赏析网 2016