这些细菌引发黄蜂的性别变化——科学家终于知道是如何发生的

科学家们发现了细菌如何借用昆虫的基因来创造出只有雌性的寄生黄蜂种群，从而消除了对雄性的需求。

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生活在寄生黄蜂体内的细菌消灭了种群中的所有雄性黄蜂。现在，科学家们发现了一种方法。

三月份《基因组生物学》杂志上发表的一项研究发现，很久以前，这种细菌借用了其他昆虫的性别决定基因，现在用它们来制造蛋白质，使几乎所有雄性卵变成雌性。

“当我们第一次在细菌基因组中发现这种雌性因子时，我们真的很兴奋：这种蛋白质解释了细菌如何能够确保所有雌性黄蜂的许多方面，”研究资深作者Amelia Lindsey明尼苏达大学的昆虫学家在一封电子邮件中告诉《生活科学》。

这种细菌，沃尔巴克氏体，生活在昆虫细胞内，只能通过雌性卵子而不是精子从亲本直接传播给后代。因此，她们受益于以女性为主的人口。虽然科学家在100年前就发现了沃尔巴克氏体生活在昆虫组织内，并发现它们能够在30年前左右改变昆虫的性别比例，但它们现在才开始了解细菌如何操纵昆虫宿主来促进传播。

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这种操纵可能会产生严重的后果。例如，当萨摩亚的研究人员观察受感染的 Hypolimnas bolina 蝴蝶种群时，他们发现雌性与雄性的比例为 100，这一切都归功于这种微小的搭便车者。

多年来，科学家发现沃尔巴克氏体依靠大量技巧来增加种群中雌性的比例，包括杀死雄性胚胎和阻止不携带卵子的发育沃尔巴克氏体，并让遗传的男性发展出女性特征。

“微生物已经进化出高度复杂的机制来操纵宿主，”Hiroshi Arai，他在英国利物浦大学研究昆虫进化，但并未直接参与这项研究 ，在一封电子邮件中告诉《生活科学》。

然而，沃尔巴克氏菌确保全雌性种群的关键方法之一是操纵宿主繁殖，只产生雌性后代，而不需要雄性受精。

不同性别的黄蜂携带不同数量的染色体。男性只有一组染色体，因此每个基因都有一个副本。它们是由未受精卵发育而来的。与此同时，雌性每个基因都有两个拷贝，并由受精卵发育而来。

通常在繁殖过程中，染色体会复制，然后分裂成单独的细胞，留下的子细胞的染色体数量只有亲代细胞的一半。沃尔巴克氏体利用科学家仍不完全了解的机制，以某种方式阻止了最后一步，导致雌性从未受精的卵发育成雄性。结果，所有黄蜂都会携带细菌并将其传播给它们的后代。

马克斯·普朗克化学研究所昆虫共生项目负责人托比亚斯·恩格 (Tobias Engl) 表示：“沃尔巴克氏体较少操纵宿主性别决定，而是成为其中不可或缺的一部分。”德国生物学告诉《生活科学》。恩格尔没有参与这两项研究。

但沃尔巴克氏体到底是如何强制性别决定的仍然是个谜。

这项新研究部分回答了这个问题。

六月份发表在《当代生物学》杂志上的第二项研究发现，隐藏在沃尔巴克氏体 DNA 中的基因似乎起源于昆虫，而不是细菌。该基因编码的蛋白质似乎在性别决定中发挥着关键作用。

林赛告诉《生活科学》杂志：“很高兴看到栾博士团队和我的团队的工作集中在负责昆虫发育成雌性的同一种蛋白质上。”

两项研究都发现，其中两个基因产生的蛋白质与其他昆虫中发现的性别决定基因非常相似。

这表明沃尔巴克氏体用来消除雄性的基因是从其在进化历史深处感染的另一种昆虫借来的。

沃尔巴克氏体已经被用来减少携带疟疾、登革热和寨卡热等疾病的昆虫数量。寄生黄蜂，Encarsia formosa，被用来消灭农业害虫粉虱。 Arai 告诉《Live Science》，深入了解沃尔巴克氏体如何控制昆虫种群的研究可以进一步促进这些项目的发展。