200年前的DNA有助于绘制小苍蝇的遗传路线到达现代新大陆，当卡尔·弗雷德里克·法伦(Carl Fredrik Fallén)和后来的约翰·威廉·泽特施泰特(Johan Wilhelm Zetterstedt)为隆德大学的昆虫学收藏收集昆虫时，他们想知道葡萄干罐头发出的嗡嗡声到底是什么。

图片来源：Marcus Stensmyr，隆德大学

这种果蝇（或称 Drosophila melanogaster）于 1933 年左右在欧洲采集，并添加到隆德大学的昆虫学收藏中。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员正在利用它的 DNA（更多来自早在 1800 年代头几十年在欧洲收集的祖先的 DNA）来完善地球上研究最彻底的动物之一的遗传历史。图片来源：Marcus Stensmyr，隆德大学

　　时间向前推进200年，不起眼的果蝇(遗传学家更熟知的名字是 Drosophila melanogaster)是地球上研究最深入的动物之一。Fallén 和 Zetterstedt 几个世纪以来的好奇心仍在揭示苍蝇进化的新见解，因为它与人类一起传播到世界的新地区。

　　来自威斯康星大学麦迪逊分校和隆德大学的研究人员从隆德、斯德哥尔摩和哥本哈根博物馆收藏的果蝇中提取并分析了 DNA 。这些苍蝇是欧洲博物学家早在 19 世纪前 10 年和最近的 20 世纪 30 年代收集的博物馆标本。

　　早期的探蝇者认为任何他们能接触到的昆虫都值得保留——法伦的标本中确实包括一些似乎正在享用他的葡萄干的昆虫——但他们可能无法想象果蝇对科学的重要性。

　　“一个多世纪以来，这个物种一直是基础生物科学的关键参与者，”威斯康辛大学麦迪逊分校遗传学教授约翰·普尔说。“我们通过它来了解生命的基本规则、自然种群中的遗传变异是什么样子、不同的进化力量如何塑造多样性。而这正是我的领域。”

　　这意味着果蝇的基因可能比任何其他动物更频繁地被测序、编目和描述。但这些样本来自现代标本。由于果蝇的寿命约为 50 天，《PLOS Biology》杂志今天发表的一项研究中描述的新 DNA 样本来自当今在我们的果盘周围嗡嗡作响的果蝇的一些非常古老的亲戚。

　　“从我们原始人类祖先或其他动物的非常古老的标本中获取有用的 DNA 并不罕见，”普尔说。“但是，自从我们测序的其中一些苍蝇还活着以来，苍蝇种群的世代数——大约 3,000 代——与人类从非洲出现以来的世代数大致相同。”

　　隆德动物学家马库斯·斯滕斯米尔(Marcus Stensmyr)将博物馆苍蝇浸泡在一种溶液中，这种溶液会打开细胞膜，释放出内部的大分子，从而从博物馆苍蝇中回收了遗传物质。这些苍蝇被清洗并干燥后返回博物馆收藏。他们的 DNA 从溶液中提取出来并在威斯康星大学麦迪逊分校进行分析。

　　令人惊讶的是，研究人员发现1800 年代初在瑞典收集的果蝇与 21 世纪的果蝇在基因上比 1930 年代的瑞典样本更相似。这可能是由于较老的果蝇在果蝇历史上的地位，因为它们是最早抵达南部非洲原始分布范围以北的果蝇的一部分。有一段时间，它们只是一个小前哨，随着 1800 年代变成 1900 年代，随机突变会在人口中产生更大的差异，更多的是所谓的“遗传漂变”。然而，当瑞典果蝇的数量从更广泛的欧洲基因库中得到加强时，它们的独特性就会降低。

　　“从 20 世纪 30 年代至今，水果运输量大幅增加，而且一般来说，更多的人类运输可能会增加果蝇长途迁徙的机会，”普尔说。“因此，我们认为从 20 世纪 30 年代到现在我们看到的是这种迁移的影响，基本上使遗传变异同质化。”

　　通过比较几个世纪以来可供使用的果蝇样本的变化，研究人员还发现了一些显示出进化压力迹象的基因。

　　普尔说：“这是我们研究的一个主要兴趣，试图找出哪些基因可能对帮助苍蝇种群适应非常新的气候和环境最重要。”

　　20 世纪 30 年代的样本和它们现在的亲属的 DNA 之间的差异揭示了一种名为 Cyp6g1 的基因的出现，目前已知该基因可以使果蝇对杀虫剂 DDT 具有更强的抵抗力。

　　“这是我们最近一段时间的最高成绩，”普尔说。“从滴滴涕的引入时间来看，这是完全有道理的。”

　　那是在 20 世纪 40 年代，就在该研究的最新博物馆来源的果蝇仍在空中不久之后。在此之前，重要的基因转变表明，一种名为 Ahcy 的基因帮助 19 世纪的瑞典(和其他高纬度地区的果蝇)适应较低的温度和较短的白天——这是果蝇繁殖周期的重要因素。

　　另一个基因 ChKov1，被认为与杀虫剂有关，但从 1800 年代收集的博物馆苍蝇 DNA 表明，该基因甚至在相关杀虫剂发明之前就已进化。其他研究人员之前的研究表明，ChKov1 还赋予了对一种名为 sigmavirus 的病毒的抵抗力，这种病毒据信在大约 200 年前就出现在果蝇中。

　　“我们的结果强烈支持病毒抗性假说，而不是杀虫剂抗性假说，”普尔说。“所以，这是一个已经被认为处于自然选择之下的基因的例子，但我们通过这些时间样本了解了一些关于它的新东西。”

　　这证明了好奇的科学家很久以前在各自领域开辟新天地所做的工作，以及当今使用现代技术达到相同效果的实践者的工作。

　　“这是一个例子，世界各地数以百万计的博物馆标本可以告诉我们许多不同物种所发生的变化，”普尔说。

　　更多信息：Max Shpak 等人，来自历史果蝇标本的基因组阐明了 200 多年进化过程中的适应性和人口变化，PLOS Biology(2023)。