电鳗可以向周围环境释放高达 860 伏的电压,是美国标准电源插座电压的七倍多。
这个电压足以在细胞膜上打孔,让 DNA 等大极性分子潜入其中。
“电鳗和其他发电生物可能会影响自然界的基因改造,”说名古屋大学分子生物学家 Atsuo Iida 与日本其他研究人员一起测试了这一理论。
由 Shintaro Sakaki 领导的研究小组让小斑马鱼在水中游泳,水中添加了具有发光蛋白基因的 DNA。
然后他们引入了一种电鳗(电电泳)进入混合物中,并通过在其前面悬挂鱼饵来刺激它进行攻击。
果然,5% 的斑马鱼幼虫发育出发出绿光的组织,而对照组(也在发光基因溶液中游泳但没有遇到电鳗)则几乎没有荧光。
“这表明电鳗的放电促进了基因向细胞的转移,尽管电鳗与通常用于电穿孔的机器相比具有不同的脉冲形状和不稳定的电压,”解释饭田。
对细胞施加电脉冲会导致细胞膜不稳定并打开临时孔,从而允许通常被细胞脂肪包裹阻挡的外来分子进入。
被称为电穿孔,这个过程自 20 世纪 80 年代以来一直用于药物输送,后来又用于将 DNA 片段输送到细胞中。
此前,科学家提出自然电穿孔可能发生在土壤中感谢闪电,但这还有待证明。
“我意识到亚马逊河中的电鳗很可能充当能源,”说饭田。
“生活在周围区域的生物体可以充当受体细胞,释放到水中的环境DNA片段将成为外来基因,由于放电而导致周围生物体的基因重组。”
这种不相关物种之间的基因交换被称为水平基因转移。细菌因利用这个过程而臭名昭著,因为它允许它们并整合基因,但直到最近才知道水平基因转移在多细胞物种中很常见。
此后,科学家们发现了两者之间的例子缓步动物和真菌, 也植物和粉虱,让苍蝇克服植物杀虫剂。
就连我们的眼睛也似乎被塑造了。胆量是关键环境这种基因转移发生在动物与其微生物组之间。
虽然他们的研究尚未证实通过电鳗进行的基因转移发生在实验室之外,但 Sakaki 和团队证明这是一种可能性。
作为极少数物种可以产生电击,这种现象可能很少见,但它是动物水平基因转移的另一种自然途径——为已经很混乱的进化过程增加了更多的复杂性。
饭田表示:“我相信,基于这种‘意想不到’和‘打破常规’的想法来发现新的生物现象,将启发世界了解生物体的复杂性,并在未来引发突破。”结论。
这项研究发表于同行杂志。