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中国研究者破译了这种著名害虫的完整DNA序列，并揭示了它们的一些进化秘密。

美洲大蠊；供图：李胜

作者

JasonSocratesBardi

来源

AIPInsideScience

在城市的边缘地带，有些生物活得比其他生物更兴旺。褐鼠、郊狼、加拿大鹅、北方浣熊等，因为比较适应在人类文明影响下的觅食或捕猎，其生存范围和种群数量都得到极大扩张。但是，要论其中翘楚，恐怕没有哪个比蟑螂更成功。

很多人会对蟑螂感到不适——它们扁平的身躯，四处扭动的触角，对于污秽的沉溺，对哮喘病的引发，以及对各种疾病的传播，还有在我们打开厨房灯时四处逃窜的情景，都让人心里发毛。

但它们强大的生存能力确实让人印象深刻。普通美洲大蠊（Americancockroach）能抵御各种病原体和杀虫剂，对多种毒素免疫，可以在极其肮脏的环境中茁壮成长，即便有肢体断掉，也能迅速再生。同时，比起它们的昆虫同类，蟑螂可以说具有超长寿命——一生可达天。它们的繁殖能力同样惊人，在全世界各地的厨房中，蟑螂都成功地与人类一同生活下来，虽然人类一直在尝试用各种方法碾碎它们。

所向披靡的蟑螂；图片来自网络

蟑螂为何会进化得如此成功、如此无敌？最近，中国的一组研究人员成功破译了美洲大蠊的全部DNA基因组，通过分析，揭示出一些蟑螂得以进化得如此成功的秘密。从分析结果来看，这些美洲大蠊的基因组数据极其巨大，并且还扩展出了大量专门用于免疫、化学感应和解毒的基因序列。

“我们发现了蟑螂基因种类的显著扩展，它们可能与其进化过程相关”，论文作者之一，来自中国科学院上海昆虫发育与进化生物学重点实验室的詹帅在一封给InsideScience的邮件中写道。

美洲大蠊并非美洲本土生物

美洲大蠊其实是土生土长的非洲动物，在16世纪时才传入新大陆。科学家们一直在思考，这些昆虫是如何从温暖潮湿的环境出发，逐步适应全球的各种气候的。

事实证明，美洲大蠊拥有比绝大多数昆虫更多的DNA序列，仅次于飞蝗。拥有着33亿个DNA碱基对的蟑螂，其基因组与人类基因组的规模相当。但是，能让蟑螂如此成功的秘诀，似乎潜藏于掌管着特殊生理机能的扩展基因群组上。

像许多其他昆虫一样，蟑螂拥有各种“化学感应”蛋白，来帮助它们感受周围的世界。与美洲大蠊亲缘关系较近的白蚁，也拥有很多相同的蛋白质，通过这些蛋白对环境中化学物质的感应，它们可以区分面前的是敌害还是同伴，是底层工蚁还是巢中的蚁后。

拥有很多和美洲大蠊相同蛋白质的白蚁；图片来自网络

不过，对于美洲大蠊而言，这些化学感受器似乎在它们寻找食物时发挥重大作用，通过这些感应蛋白，它们能快速区分面前的东西到底能不能吃。具体来说，美洲大蠊拥有种不同的嗅觉或气味受体基因，这个数字是其他蟑螂或白蚁的两倍。它们还拥有种味觉感受器——这比其他任何昆虫都要多得多——来帮助它们辨别食物，避免吃下有毒的东西。

“这些扩展的基因种类，或许能增加它们对气味与味道的敏感度，以适应复杂的环境”，詹帅在邮件中说道。

作为昆虫世界中的超级美食家，蟑螂可以享用的食物几乎无处不在。根据世界卫生组织的说法，它们可以喝牛奶，吃奶酪，吃肉，也喜欢巧克力，还特别喜欢糖与淀粉。同时，它们也啃食纸板、书籍、鞋底、自己蜕掉的皮、死掉或濒死的同类，以及熟睡中婴儿的指甲。

在污秽中百毒不侵，茁壮成长

新的基因组表明，美洲大蠊具有一种被称作“Ps”的增殖酶，可以降解复杂的有机分子。在今年早些时候破译的另一种蟑螂——德国小蠊（Germancockroach）的基因组中，研究人员也发现大量这种酶。

德国小蠊，也是一种分布广泛的蟑螂；图片来自网络

“显然，对于这两种昆虫而言，这种酶可以让它们有效抵抗农药”，德国明斯特大学的教授埃里克·波恩贝克·鲍尔（ErichBornberg-Bauer）说道。他是分析德国小蠊基因组的科研团队的领导者，但没有参与对美洲大蠊的这项最新研究。

美洲大蠊的另一个重要特征是具有极强的抵抗疾病的能力。新的基因组数据显示，美洲大蠊有一组被称作“托尔基因（Tollgenes）”的扩展基因，这不仅赋予了它们强大的先天免疫能力，还赋予其合成和分泌多种抗菌肽分子的能力。

“它们的生存环境极不卫生”，波恩贝克·鲍尔说。“拥有强大的免疫系统有助于它们抵御潜在的敌害，比如细菌。”

不过，根据世界卫生组织的说法，这并没有阻止美洲大蠊通过自身来传播疾病和传染病——比如腹泻、痢疾、伤寒与霍乱等。

尽管如此，了解美洲大蠊与其近亲德国小蠊的基因组，或能帮助我们找到控制这些害虫数量的新方法。

“了解两种蟑螂的基因组肯定比只了解一种要好。我们会在今后的研究中继续对这两者进行比较”，波恩贝克·鲍尔说。

按照当前的分析，“托尔基因”在帮助美洲大蠊抵御疾病的同时，可能在延长这种蟑螂的寿命中同样起了重要作用，而且，它还可能与其肢体的再生能力有关。

蟑螂的这种肢体再生能力，或有助于解释一种有着多年历史的中药的作用机理。这种中药的配方中含有蟑螂的提取物。目前，这种中药被冠以“康复新液”的名字出售，用来促进伤口愈合与组织修复。根据詹帅的说法，这项新的研究可能有助于阐明这种药物的作用机理，并启发新药物的研发。

中药“康复新液”的配方；图片来自网络

詹帅在给InsideScience网站的邮件中写道：“基因组分析和功能基因组分析将有助于我们了解美洲大蠊的超强生命力和再生能力。”