在自然界中，生物為了生存與繁衍，不斷經歷著進化與適應的考驗。想象一下，如果你是一只小小的煙粉虱，面對人類噴灑的農藥，你會怎么做呢？是束手就擒，還是練就一身“金剛不壞之身”？答案往往是后者，但這個過程并非沒有代價。
近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所蔬菜蟲害防控創新團隊揭示了害蟲抗性形成過程中“魚和熊掌，不可兼得”的進化權衡機制。相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊 (Proceedings of the National Academy of Sciences)》上。
科學家們發現，煙粉虱在獲得抗藥性的同時，也付出了生殖代價。這就像是一場“魚與熊掌”的較量，煙粉虱在選擇生存的同時，也不得不犧牲一部分繁殖能力。這種現象，在生物學上被稱為“進化權衡”。
那么，這種權衡背后的秘密是什么呢？中國農科院張友軍研究員團隊發現，煙粉虱的抗藥性和生殖代價之間，存在一個關鍵的“分子調節器”——MAPK信號通路。這個通路就像一條繁忙的高速公路，連接著細胞內外的信息。當煙粉虱遇到農藥時，這條高速公路上的兩個關鍵站點p38和ERK激酶會被激活，它們就像交警一樣，指揮著交通流向。
一方面，這些激酶通過激活轉錄因子CREB，促進了解毒酶P450基因的高表達，幫助煙粉虱解毒，從而獲得抗藥性。
但另一方面，這些激酶還會激活另一個轉錄因子CncC，它則負責調控著與卵子發生相關的基因表達，導致卵巢發育異常，產生生殖代價。
圖：煙粉虱抗藥性及生殖代價的進化權衡機制模式圖
更有趣的是，研究發現細胞表面的一個重要受體——GPCR蛋白NPFF2，直接參與了這一過程。它就像一把鑰匙，能夠打開p38和ERK激酶的“開關”，觸發整個MAPK信號級聯反應。正是這個小小的GPCR蛋白，在幕后操控著煙粉虱的抗藥性與生殖代價之間的權衡。
這項研究不僅揭示了昆蟲抗藥性演化的新機制，還為害蟲治理提供了新的思路。通過深入了解這種進化權衡現象及其遺傳基礎，科學家們有望開發出更加精準、環保的害蟲控制策略。
PNAS責任編輯，美國科學院Fred Gould院士認為，該工作開辟了昆蟲抗藥性研究的新領域，并對不同領域研究者提供了重要參考。
