圖片來源:The Silence of the Lamb

【龍爭虎鬥】病毒注基因至飛蛾及蝴蝶身上 產蛋白質殺滅寄生蜂

飛蛾和蝴蝶長期以來一直是兩種致命威脅寄生蜂和病毒的受害者,兩者都為這些鱗翅目宿主而作龍爭虎鬥。最新刊於《科學》的研究則發現,有病毒會將自身武器轉移到受感染的鱗翅目宿主基因,讓後者可製造殺死寄生蜂的蛋白質。

許多種黃蜂和蒼蠅都會在其他昆蟲體內產卵,將之視為後代的食物來源和安全發育場所,並最終殺死宿主。即使飛蛾和蝴蝶是較受歡迎的宿主,一些物種包括夜盜蛾幼蟲行軍蟲 (armyworm) 、切根蟲 (cutworm) 和菜粉蝶 (Pieris rapae) ,對寄生絨繭蜂品種如 Cotesia vanessae C. kariyai 表現出奇怪的抵禦力。

為查明真相,東京農工大學昆蟲學家仲井まどか的團隊用一種常見的痘病毒感染了分秘夜蛾幼蟲,然後引入各種寄生蜂。團隊發現未受病毒感染的幼蟲往往死於寄生蟲,而受感染的幼蟲及其血漿幾乎殺死了所有寄生蜂。

團隊隨後在受感染分秘夜蛾幼蟲中發現了兩種可能對寄生物有毒的蛋白質,並將之稱為寄生蜂殺滅因子 (parasitoid killing factor, PKF) 。

華倫西亞大學昆蟲病理學家 Salvador Herrero 的團隊則基於東京團隊的分析結果,發現痘病毒以及被感染的飛蛾和蝴蝶宿主中發現了可以產生 PKF 的基因。

對鱗翅目家族樹的分析表明, PKF 基因多次從病毒轉移到鱗翅目上。 Herrero 解釋昆蟲從病毒感染中倖存下來,獲得了其中一個基因,並用以抵禦另一種敵人即寄生蜂。

團隊發現,一旦 PKF 相關基因被關閉時,較多寄生蜂會在寄生其他昆蟲時存活。另外,團隊也用已感染病毒的昆蟲血漿滴到寄生蜂幼蟲身上,發現暴露於細胞中的 DNA 片段和信號分子表明 PKF 會導致受影響的細胞爆開殺死寄生蜂幼蟲。

然而團隊同樣發現,至少一種攜帶 PKF 的病毒是通過寄生蜂傳給飛蛾和蝴蝶,從而保護幼蟲可在宿主體內倖存。這表明即使 PKF 可以幫助鱗翅目,也可能為一些寄生蜂帶來優勢。

研究可以解釋到各種生物之間「軍事競賽」的複雜性,但仍有很多問題等待解決,例如現時不知道為何一些病毒有 PKF 而其他沒有。

來源:
Science, Deadly viruses help moths and butterflies fight off parasitic wasps, 29 July 2021

報告:
Gasmi, L., Sieminska, E., Okuno, S. & et al. (2021). Horizontally transmitted parasitoid killing factor shapes insect defense to parasitoids. Science 30 Jul 2021: Vol. 373, Issue 6554, pp. 535-541. DOI: 10.1126/science.abb6396

文/Alan Chiu

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