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白線斑蚊的基因體告訴我們什麼?

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白線斑蚊。圖片來源:wiki

白線斑蚊(又名亞洲虎蚊 Asian tiger mosquito)的基因體已經定序完成了。對於這位臺灣的原住民,我們目前從基因體學會了多少呢?

我們先來看一下一些關於白線斑蚊基因體的冷知識。

白線斑蚊的冷知識

圖片製作:老葉

白線斑蚊是亞洲原產,原本的活動區域只有東亞(包括臺灣)、西太平洋與印度洋等區域,但在過去四十年間,成功的散佈到全世界;目前除了南極洲以外,都可以看到牠。

最近在台灣令人聞風喪膽的登革熱(dengue fever),白線斑蚊是重要的病媒蚊。除了登革熱以外,白線斑蚊還能傳播另外25種病毒,包括黃熱病、屈公病(Chikungunya fever)等。因為牠會在白天活動,跟埃及斑蚊(Aedes aegypti)不同,所以防治上也要注意這一點。

雖然對登革熱來說,埃及斑蚊才是主要的病媒蚊;但最近的幾次登革熱疫情,包括在中國、夏威夷、加蓬(Gabon,在非洲)以及歐洲,牠都擔任了重要的角色。而且在過去也曾發現屈公病病毒發生突變,使自己更適應白線斑蚊,提高傳播的效率。

白線斑蚊的基因體有十九億六千七百萬個鹼基對(1967 Mb),是目前已經定序的蚊類中最大的。第二名是埃及斑蚊,有十三億七千六百萬的鹼基對(1376 Mb)。但是這麼大的基因體,超過三分之二(68%)都是重複的序列;也因為這樣,雖然有這麼大的基因體,但只有17,539個基因,比起基因體只有牠的三分之一弱(540 Mb)的家蚊屬的Culex quinquefasciatus有18,883個基因,白線斑蚊的基因少了百分之八。這些重複的序列裡,有許多都在過去一千萬年左右出現。

除了重複的序列(主要由反轉錄轉位子retrotransposon組成)以外,白線斑蚊的基因中帶有186個負責解毒的細胞色素氧化酶P450基因(CYP,cytochrome-oxidase P450),相對埃及斑蚊只有168個,甘比亞瘧蚊(An. gambiae)只有104個,果蠅(D. melanogaster)只有87個。其中代謝除蟲菊精(pyrethroid)的CYP9J基因也找得到。

除了抗除蟲菊基因外,白線斑蚊還帶有「兩份」抗有機磷類殺蟲劑(temphos)的基因CCEae3A。這類的殺蟲劑屬於神經毒素,不但吃下去有毒,接觸到也有毒性。白線斑蚊的基因體中,除了CCEae3A基因以外,還有其他63個羧基/膽鹼酯酶(CCE,carboxyl/cholinesterase)的基因,與埃及斑蚊和家蚊屬相當。

另外,白線斑蚊還有32個穀胱甘肽 S-轉移酶(GST,glutathione S-transferase)基因,比埃及斑蚊、甘比亞瘧蚊多,但比果蠅少。這類的基因也跟抗殺蟲劑有關。另外,白線斑蚊還有71個ABC基因(同類中最多),這類的基因也與抗藥性有關連。有這麼多的抗藥基因,也就難怪白線斑蚊是非常成功的入侵物種了!

除此之外,白線斑蚊還有86個氣味結合蛋白(OBP,odorant-binding protein)與158個嗅覺受體(OR,odorant receptor)。與其他生物相比,黑斑蚊屬(Aedes)的蚊子在嗅覺相關基因上是最多的,超過家蚊屬(Culex)與瘧蚊屬(Anopheles)。而目前所知的所有的蚊子的嗅覺基因都比果蠅多。不知道這是否意味著黑斑蚊的嗅覺是所有蚊類最好的?

有意思的是,在白線斑蚊的基因體中,有不少黃病毒屬(flavivirus)的基因。雖然埃及斑蚊也有,但是在白線斑蚊的基因體中存在的病毒基因更多樣。光是登革熱病毒的基因,在白線斑蚊體內就共可以找到24個完整或不完整的序列。由於這些序列的邊界沒有重複的序列存在,顯示了它們應該是透過重組、而非轉位來進入白線斑蚊的基因體中。

從這些基因體定序的資料,我們不難理解為何白線斑蚊成為世界級的害蟲;加上牠還有71個滯育(diapause)基因,這些基因可以讓牠在胚胎、幼蟲、成蟲時期,遇到環境不適合的時候,便減緩或停止生長以及降低代謝率,好讓自己可以熬過去。筆者想,要對付這個可怕的敵人,大概就只能多多清潔居家周圍的環境了!

參考文獻:

  • Xiaodong Fang and Anthony A. James et. al. 2015. Genome sequence of the Asian Tiger mosquito, Aedes albopictus, reveals insights into its biology, genetics, and evolution. PNAS. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1516410112

本文轉載自作者部落格

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葉綠舒

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