长达61年的日本果蝇实验给我们的启示

王兴

孙学军  博文

长达61年的日本果蝇实验给我们的启示  

2016-2-10 10:37

个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

   长达61年的观察周期，这是日本一项关于果蝇的研究，我们不说这一研究本身的价值和意义，我们要学习和体会这一研究项目给我们什么样的联想，如果这种研究在中国会有什么样的结局。Mori教授这样的科研项目能不能在中国的科研环境中生存下来。会不会有人质疑这种研究的应用价值，是不是有人会考核研究人员发表论文的数量和引用次数。当然我相信Mori教授也不会只观察这一群果蝇，也应该有其它研究项目。但是类似这样的研究，在中国还有没有生存的空间，才是我们做学问的人必须自问，才是我们当今学术政策政策制定人必须考虑的。作为一个大国和国际规模的经济体，一定要给一些愿意坐冷板凳的科学家，多一些思考单纯的，也许看起来没有应用价值的科学问题的空间和条件。
1954年11月11日，日本生态学家SyuitiMori开始一项长达60年的实验，他将一群果蝇用黑布照起来，经过61年，繁殖1500代后，发现这些果蝇后代发生数十个基因变异，这些变异可帮助这些果蝇后代适应完全黑暗世界中生活。

除了作为感觉器官的头毛稍长一些，这些黑果蝇看起来和正常果蝇没有区别。与普通果蝇相比，它们似乎也有敏锐的嗅觉，在黑暗环境中寻找伴侣的能力更强。京都大学遗传学家Naoyuki Fuse说，虽然生活环境完全黑暗，这些果蝇仍然有趋光性，并保持它们的生理周期。2007年Mori去世后，Naoyuki Fuse负责这一实验。

2012年，Fuse等对这种黑果蝇基因组进行序列分析，与正常果蝇比较确定了22万单核苷酸差异和数千个DNA插入或丢失（发表于Plos one）。本来这一研究也有平行的正常果蝇对照组，是Mori从一开始研究就设置的对照果蝇，这些果蝇生活在正常光照环境，可惜因为培养设备故障，这些果蝇没有被保存。所以这个研究也存在不严格的问题。

为确定那些基因突变有利于果蝇适应黑暗环境，Fuse将这些黑暗果蝇与正常果蝇进行杂交，结合基因序列分析观察49代适应环境的情况。理论上他们认为，一些适应黑暗环境的基因应该具有更好的环境适应性容易被保留下来。最后他们挑选出84个候选基因，其中包括许多参与感受味觉和环境化学物质的基因，也包括产生信息素的基因。研究结果本月发表在Genes Genomes Genetics上。

作者推测这些基因突变能帮助果蝇更容易感受信息素，在黑暗环境中寻找到配偶成功交配的机会更多。Fuse希望将来使用基因编辑技术将这些突变基因插入到正常果蝇基因组中，观察是否真的可以产生预期效果。

密西根州立大学进化生物学家Richard Lenski认为，这个研究非常有意思。他的小组自从1988年开始研究一个品系大肠杆菌，目前已经超过50000代。Lenski团队主要是观察这些大肠杆菌如何适应新型食物，他们每几个月就会冻存一些菌种进行分析。日本团队没有进行这样的保存工作，这是非常非常糟糕的，因为这浪费了宝贵资源，丧失了关键信息。

加州大学洛杉矶分校遗传学家Leonid Kruglyak说，这类长期实验非常少见，也非常有趣。这对于确定果蝇适应黑暗环境的基因非常有帮助，但是他说Fuse发现的果蝇基因变化许多可能属于随机基因漂变，而不是自然选择的结果。不过即使这样，最坏的可能不过是他们提出了非常有趣的问题，但是没有找到正确答案。

Fuse自己也有苦衷，他说：“黑果蝇研究项目是非常重要的科学遗产，但是他在京都大学并没有获得终身职位，他不能确定这个项目将来的结局会怎么样。

王兴

此黑暗果蝇实验有助于理解裸鼹鼠、地下洞鱼、深海生物等的进化。

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