为什么同属蚊子,公蚊和母蚊食谱相差如此之大?

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为什么同属蚊子,公蚊和母蚊食谱相差如此之大?Kyoukai,「アラヤ、何を求める。」
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有趣的问题,不过先纠正一点,那就是雌性蚊子是可以通过花蜜之类的糖分活下去的,它们之所以吸血是为了获取让虫卵成熟的蛋白质(实际上只需要吸满一次血受精卵就可以成功孵化了,雌蚊也不是一直指望着血来过活),也就是说雌雄蚊子的食谱是很大程度上重合的;还有就是雄蚊缺少可以穿透动物皮肤的口器、以及消化血液所用到的腺苷脱氨酶,尽管它们仍然可以饮用血来维生、但相对于吃花蜜而言寿命会大打折扣,也就是说血对于雄蚊而言是有毒的(图为喂糖和喂血的雄蚊生存曲线图):

为什么同属蚊子,公蚊和母蚊食谱相差如此之大?
红线为糖水、蓝色是血

另外要提的是,有三个属(巨蚊属、芋蚊属、土蚊属)的蚊子是不吸血的,甚至在有些品种的蚊子第一次繁殖成熟周期的时候是可以不吸血的,只有第二个繁殖周期(就是第二次怀孕)需要吸血

也就是说,吸血是为了持续获得生育能力,是一种 add on value,正因为这种额外的进化优势使得吸血的蚊子在蚊子群体当中脱颖而出,变得品种多样起来

那么,这一行为的进化途径又是什么样的呢?

研究者将同一品种的吸血蚊和非吸血蚊进行了基因表达方面的对比,发现了主要是这几个基因产生了很大的差异:

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如图所示,主要的基因表达差异体现在嘌呤代谢相关能力、剪接体相关基因、蛋白质水解酶表达量、丙酮酸相关代谢途径的差异,总体来说就是吸血的蚊子有着很强的消化蛋白质、DNA、RNA 相关的功能。

尽管相关的基因图谱没有完整的给出来,不过我们也可以猜想,原本是以花蜜维生的蚊子,有一些采取了“富贵险中求”策略,通过吸血来获得更多的营养并且特化了口器和消化酶等,从而在生育能力上获得了更大的进化优势,进而支配了蚊子这个群体。

以上。

Reference

Bradshaw W E, Burkhart J, Colbourne J K, et al. Evolutionary transition from blood feeding to obligate nonbiting in a mosquito[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018, 115(5): 1009-1014.

Nikbakhtzadeh M R, Buss G K, Leal W S. Toxic effect of blood feeding in male mosquitoes[J]. Frontiers in physiology, 2016, 7: 4.

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