科學家找到帝王斑蝶服毒長大的祕密：只需要基因 3 個關鍵突變

帝王斑蝶在毛毛蟲階段時吃毒草長大，也因此成蝶後牠們本身帶毒，對獵食者而言是最難吃的食物。最近新研究發現了為何這種昆蟲能對毒草免疫，科學家還以基因編輯技術讓果蠅產生基因突變，使牠們因此獲得相同的抗毒能力。

帝王斑蝶（monarch butterfly）生命週期屬於完全變態，在毛蟲階段時，幼蟲的食物來源為乳草，這種植物已經演化出防禦策略來對抗吃它們葉子的毛毛蟲，尤其是一種稱為卡烯內酯（Cardenolide，或稱強心甾）的化合物，一定劑量就可以讓心臟停止跳動或破壞神經系統（包括人類），非洲獵人會在箭尖塗上這種毒性物質狩獵。

然而道高一尺魔高一丈，帝王斑蝶也藉此發展出自己的防禦系統，首先雌蝶專挑乳草產卵，幼蟲孵化後開始啃乳草葉子長大，並將卡烯內酯毒素儲存在體內一路破蛹成蝶，使自己全身帶毒以防禦鳥類獵捕。

除了帝王斑蝶，還有其他約 20 種昆蟲也能抵抗乳草毒性，比如飛蛾、甲蟲、黃蜂、蒼蠅、蚜蟲、象鼻蟲等，大多數外型都呈現鮮豔橘色。

科學家數十年來對此現象感到不可思議，而最近，一組研究人員宣布他們已經確認了其中的進化祕密──只需要 3 個關鍵突變，改變某段基因中的 3 個核苷酸，就可以讓蝴蝶體質從不耐毒性變成超級抗毒性。

此外，研究人員還嘗試以 CRISPR-Cas9 基因編輯技術使果蠅基因突變，竟成功導致果蠅也產生服毒不死的體質；或者說基因突變的果蠅對乳草毒素的敏感性，比一般果蠅低 1,000 倍。

不過，這 3 個突變必須按照順序發生，否則果蠅無法倖免於單一突變帶來的副作用，比如癲癇發作。這是科學家第一次利用基因編輯在多細胞生物中引導出進化突變，CRISPR-Cas9 技術將變得越來越強大。

新論文發表在《自然》（Nature）期刊。

• CRISPR flies have been gene edited so they can eat poison

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（首圖來源：pixabay）