杀虫剂抗性：蚊子进化的故事

生物通报道：研究者发现遗传密码中某一个特殊的位置似乎不仅仅控制着生物体对于某一类杀虫剂的抗性而且还会很大程度上影响生物体进化出如此抗性的能力。发现长期进化过程中出现的这种强而又特殊的限制可帮助生态学家和公共卫生专家认识和预测特定物种在环境因素如杀虫剂的影响下快速形成抗性的能力。这项新研究也能解释进化过程中个体发生某种遗传上的细微区别的原因。
这份研究是由法国蒙彼利埃第二大学（Université Montpellier II）Weill领导的国际小组完成。研究的内容是观察蚊子对于两类主要的杀虫剂氨基甲酸酯（carbamates）和有机磷酸酯（organophosphates，OPs）产生抗性的能力。先前的研究已经表明蚊子的AchE1基因中单个碱基的改变（G119S）能使蚊子对这些杀虫剂产生较强的抗性。然而，不是所有接触高浓度氨基甲酸酯和有机磷酸酯这两类杀虫剂下的蚊子都能形成抗性。例如传播疟疾的冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）就能产生这种抗性，但另一种传播黄热病和登革热的伊蚊（Aedes aegytpi）却从不会产生这种抗性。

研究揭示了导致个体在环境适应方面产生显著差异的原因。研究者首先证实了伊蚊AchE1蛋白序列发生G119S改变后在试管中的确能分解杀虫剂，这表明了两点：一是理论上这种蛋白序列的改变确实导致产生抗性，二是由于某些原因，伊蚊族不会发生这种变异。对伊蚊AchE1基因序列的仔细研究解开了这个谜底。研究者发现在这种伊蚊中，AchE1蛋白第119位上编码甘氨酸的三联密码子不同于其他的蚊子的密码子。这种差异是“沉默的”，也就是说，基因在119位上仍然编码同一种氨基酸，但这意味着这个位置单个碱基的变异会关闭这个基因而不能导致产生杀虫剂抗性。冈比亚按蚊中只需一个碱基发生突变就能改变基因编码产生抗性，而对于伊蚊需要2个毗邻的碱基都发生突变方可达到同样的目的，然而发生这种情况的可能性很低。

研究者又继续对12个国家的26种伊蚊AchE1基因的第119位置进行测序，结果发现所有伊蚊此位置上的三联体密码完全相同，这与它们缺乏产生杀虫剂抗性的能力吻合。实验的结果也表明这种“受限”的密码子存在于另外的44种蚊属中的31种蚊中，它们几乎都没有产生抗性的能力。在那些密码子容易发生变异而产生杀虫剂抗性的蚊中，约有50％已经形成强的AchE1抗性，大部分不受杀虫剂影响。（Alex）