你知道自己的头发是左旋还是右旋吗?就像人的发流,蜗牛螺壳的螺旋方向也有些不同,这主要是基因突变所导致。尽管在自然环境中右旋螺壳的蜗牛较常见,但随着找到确切影响的基因,科学家已能透过基因编辑控制想要的螺旋方向。
这项由日本中部大学(Chubu University)特任教授、知名生物学家黒田玲子主导的实验中,研究人员针对许多国家常见的池塘蜗牛“静水椎实螺”(Lymnaea stagnalis)进行研究,尽管自然界多数椎实螺都是顺时针旋转的螺壳,但偶尔也会出现一些壳线呈现逆时针旋转的特例。
在过去的研究基础上,团队几乎可认定是叫“Lsdia1”的基因导致左旋,然而由于有另一种极其相似的 Lsdia2 基因──两者相似性高达 89.4%,团队必须找出更明确的证据来确定到底是主导改变。
于是研究人员运用 CRISPR/Cas9 剪辑 Lsdia1,剪辑成功使蜗牛基因突变,甚至能将这种突变遗传给后代。尽管听起来只是蜗牛螺壳左旋、右旋的细微差异,但对人类来说,这意味着我们第一次透过基因编辑改变蜗牛的遗传。
曾参与 Lsdia1 初步研究的英国诺丁汉大学(University of Nottingham)进化遗传学家 Angus Davison 表示,尽管过去团队曾独立发表过 Lsdia1 决定壳线方向的证据,但这项新研究更是在之上提供了确切实证。
这项新研究中,团队发现 Lsdia1 基因对左旋或右旋的影响相当早就开始,甚至远在蜗牛胚胎还是单细胞时,基因就导致细胞骨架向特定方向倾斜。
这种不对称性并非蜗牛独有的现象,人类和多数生物体内器官也有相同情况,为了将逾身长许多倍的肠子折叠放入较小空间,这种不对称性可说是必要的,就像少数左旋螺壳蜗牛,医学上也有许多人体内脏完全错位的案例,Lsdia1 的发现正好能协助研究者更进一步理解不对称性。
▲ 左旋蜗牛寻找配偶时会遭遇许多困难,但它很可能根本不知道自己哪里有问题。(Source:pixabay)
只是无论 Lsdia1 的发现对人类意味着什么,对生活在野外的蜗牛来说,Lsdia1 造成的基因突变都不是太好的消息。尽管人类可能难以想像有何区别,但 Davison 解释,野外的左旋蜗牛明显在孵化和寻找配偶方面都会遇到麻烦。
“如果你是生活在野外的蜗牛,这种突变就是在告诉你:游戏结束。”
注:文内图片皆非静水椎实螺,详细椎实螺介绍可前往维基百科查看。
- Tweaking one gene with CRISPR switched the way a snail shell spirals
- The development of CRISPR for a mollusc establishes the formin Lsdia1 as the long-sought gene for snail dextral/sinistral coiling《Development》研究论文
(首图来源:pixabay)