法国科学家的一项研究显示,寄生黄蜂在将自己的幼卵注入宿主毛虫体内时,会同时将一种特殊的病毒状物质也注入到毛虫的体内。这种状物质不仅能使得毛虫的免疫系统不排斥黄蜂幼卵,还能阻止毛虫化蛹,使它在黄蜂幼卵孵化前一直充当幼卵的天然营养库。
法国国家科研中心分子生物学家吉恩-迈克尔-德莱泽恩领导一支科研团队正在开展这项研究。据德莱泽恩介绍,本来毛虫会产生它们自己的毒素。现在德莱泽恩声称,他们已经发现了并识别出大约1亿年前病毒感染的迹象,正是这种病毒感染产生了独特的黄蜂-病毒“混血儿”。通过对这种类似于病毒的粒子的近距离观察,科学家们发现它们虽然看起来像病毒,其实它们包含了黄蜂的遗传物质。这种遗传物质会被转录至毛虫的DNA之中,并会生成一种特别的毒素。最早在20世纪60年代,科学家们就已经发现了这种粒子,但当时并不了解它们究竟会形成什么。在显微镜下,它们和其他的病毒很相像。但是,它们的基因组与其他已知的病毒完全不匹配。一些科学家认为,黄蜂通过独立的进化形成了这种模仿病毒粒子的能力。
美国伊利诺伊大学厄本那-香槟分校昆虫学家詹姆斯-怀特菲尔德就是这种观点的支持者。怀特菲尔德认为,“黄蜂的遗传工程确实非常聪明。它的遗传物质粒子看起来就像是一个病毒分子,但实际上那是一个黄蜂的产物。”然而,德莱泽恩的最新研究成果对这种说法持怀疑态度。德莱泽恩对黄蜂卵巢内存在的22种病毒基因进行了辨别,它们的顺序与昆虫病原体某一种族系完全匹配。这些基因所产生的蛋白质形成了病原体的表面衣壳,并将DNA打包进病毒粒子中。病毒通常是将它们自己的DNA填充至这些表面衣壳之中,偶尔还附带有主偷渡者。黄蜂好象是已经劫持了整个系统并将其基因强行挤入病毒粒子之中。德莱泽恩目前仍在试图努力解释这种进化难题,但他认为寄生蜂大约是在1亿年前感染上这种病原体。
黄蜂和病毒慢慢地通过共同进化,两者之间形成了一种种互惠互利的关系:病毒挽救了黄蜂,帮助它们解决了产生毒素的困难;而病毒也依靠黄蜂的基因而继续生存下去。怀特菲尔德认为,如果考虑到病毒的基因,其实是病毒赢得了彩头。其实,只要了解寄生蜂生活习性的人,对于这种险恶的做法并不惊讶。黄蜂会将受害者变成一种毫无想法的傀儡,仅仅是让它们生存直至蜂卵孵化成功。甚至还有一些蜂种,它们会让苍蝇幼虫生存更长时间。因为苍蝇会产生一种防冻剂,这可以保证黄蜂们能够安然过冬。进化论创始人查尔斯-达尔文甚至曾经用寄生蜂作为自然选择的证据。他在一封写给同事的信中写道,“仁慈而万能的上帝为什么要故意创造出姬蜂?它们竟然寄生在活着的毛虫体内。对于它们意图的解释,我甚至都无法说服自己。”
生物学家们此前就已经发现一种毛虫在黄蜂面前不过是行尸走肉,因为它们的行为不是由自己控制,而是由体内的黄蜂幼虫来控制。经数万年的进化,僵尸毛虫和黄蜂幼虫已经融为一体,黄蜂幼虫用化学方法操纵毛虫的行为,让它们变成自己的“僵尸保镖”。在这种情况下,黄蜂幼虫会使毛虫成为它们的保镖。幼虫从毛虫体内出现,粘在附近植物的身上,毛虫则在一边为它站岗放哨,对试图接近它们的任何物体展开攻击。研究这种奇特现象的科学家发现,一两只幼虫会躲在毛虫身后。黄蜂幼虫可能会分泌某种化学物质,用以控制可怜的毛虫的大脑,此时毛虫充其量只是行尸走肉,幼虫已将毛虫吃得只剩下一半。(生物谷Bioon.com)
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Science 13 February 2009:Vol. 323. no. 5916, pp. 926 - 930 DOI: 10.1126/science.1166788
Polydnaviruses of Braconid Wasps Derive from an Ancestral Nudivirus
Annie Bézier,1 Marc Annaheim,2 Juline Herbinière,1 Christoph Wetterwald,2 Gabor Gyapay,4 Sylvie Bernard-Samain,4 Patrick Wincker,4 Isabel Roditi,2 Manfred Heller,3 Maya Belghazi,5 Rita Pfister-Wilhem,2 Georges Periquet,1 Catherine Dupuy,1 Elisabeth Huguet,1 Anne-Nathalie Volkoff,6 Beatrice Lanzrein,2 Jean-Michel Drezen1*
Many species of parasitoid wasps inject polydnavirus particles in order to manipulate host defenses and development. Because the DNA packaged in these particles encodes almost no viral structural proteins, their relation to viruses has been debated. Characterization of complementary DNAs derived from braconid wasp ovaries identified genes encoding subunits of a viral RNA polymerase and structural components of polydnavirus particles related most closely to those of nudiviruses—a sister group of baculoviruses. The conservation of this viral machinery in different braconid wasp lineages sharing polydnaviruses suggests that parasitoid wasps incorporated a nudivirus-related genome into their own genetic material. We found that the nudiviral genes themselves are no longer packaged but are actively transcribed and produce particles used to deliver genes essential for successful parasitism in lepidopteran hosts.
1 Institut de Recherche sur la Biologie de l'Insecte, CNRS UMR 6035, Université Fran?ois Rabelais, Parc de Grandmont, 37200 Tours, France.
2 Institute of Cell Biology, University of Bern, Baltzerstrasse 4, CH-3012 Bern, Switzerland.
3 Department of Clinical Research, Murtenstrasse 35, CH-3010 Bern, University of Bern, Switzerland.
4 Commissariat à l'énergie Atomique (CEA), Genoscope (Centre National de Séquen?age), 2 rue Gaston Crémieux, CP 5706, 91057 Evry Cedex, France.
5 Institut Federatif de Recherche J. Roche (IFR11), Inserm, Centre d'Analyse Protéomique de Marseille, Faculté de Médecine, 51 boulevard Pierre Dramard, 13916 Marseille Cedex 20, France.
6 Biologie Intégrative et Virologie des Insectes, INRA UMR 1231, Université Montpellier II, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France.