野桑蚕的“驯化”记

提到家蚕（Bombyx mori），人们便会想到丝绸。

古老的“丝绸之路”，以及当下的“一带一路”，既是连结亚欧大陆东西方经贸往来的重要通道，也是东西方文明的交汇之路。古代丝绸之路上的贸易除了丝绸，还包括粮食、香料等上千种物资。最终能以“丝绸”命名，足见蚕丝贸易在人类历史发展中的重要地位。

家蚕是我国重要的经济昆虫，也是目前为止唯一被人类完全驯化的无脊椎动物。动植物的驯化推动了人类文明的发展，同时也“改变”了一批动植物的命运——杂草、飞禽走兽被“训练改造成”五谷杂粮、猪马牛羊猫狗鸡鸭。

那么，另类的“吐丝神器”蚕宝宝是如何在驯化中完成“华丽转身”的呢？

野蚕、家蚕、不同品种家蚕（图片来自网络）

家蚕的祖先被广泛认为是中国的野桑蚕（Bombyx mandarina）。野桑蚕其貌不扬，且颇为“低调”——其幼虫与成虫都以便于隐藏自身的棕色为主，并在受到刺激后能果断地将自己定格成树枝的样子——即所谓的拟态。像大多数鳞翅目昆虫一样，野桑蚕也能结小而薄的茧。

时光追溯到五千年前，野桑蚕“幸运地”被华夏大地的先人们选中，作为蚕丝生产的“培养对象”。经过长期的驯化、选育以及改良，家蚕的茧丝产量和质量发生了翻天覆地的变化，同时逐渐适应了被人类驯养的生活方式——逐步失去了野外生存能力，成为了完全依靠人类生存的昆虫。

由于完全受人类支配，家蚕在驯化过程中分化出大量具有不同表型特征的品系，如斑纹（普斑、虎斑、素蚕）、茧色（白茧、黄茧、绿茧）、眠性（蜕皮次数，三眠蚕、四眠蚕）、化性（一年中生长的代数，一化、二化、多化）等。不同的品系之间茧丝产量也有明显差异，尤其是用于蚕丝生产的改良品种和普通的地方品种之间。

为了揭示从野桑蚕到家蚕的进化之路，中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所的研究人员，联合华南师范大学、中科院昆明动物所、江苏科技大学等研究单位，通过合作选取了137个涵盖了不同的地域、化性、眠性等主要种质特征的家蚕种质资源和改良品种，以高通量测序和群体遗传学分析等手段，较为精细地重构了家蚕从驯化到改良的演化历史，这项工作于近日发表在 Nature Ecology & Evolution 上。

丝绸之路

研究人员发现：在众多的家蚕品系之中，中国的三眠地方品种相对更早地从野桑蚕中分离出来；以其为基础，家蚕在中国被进一步驯化成四眠地方品种，同期也沿丝绸之路被传播至欧洲、南亚等地区。改良品种则是在地方品种的基础上，经过强烈、短期，且目的较为明确的人工选择而来的服务于蚕丝生产的品种——目前主要是中国改良品种和日本改良品种。

值得注意的是，由于中国和日本地理位置接近，且中国是家蚕驯化的发源地，人们更容易推测日本的改良品种也由中国传入；但研究发现，日本改良种更多地体现了欧洲品种的“元素”。显然，家蚕品种的改良在中国和日本是两次独立的过程，这也与近代日本更早开始注重与西方交流的历史相吻合。

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那么，驯化的过程中，在遗传水平究竟是什么样的改变导致家蚕能吐更多、更好的丝呢？

研究人员通过家蚕与野蚕遗传信息的精细比较、分析，进一步发现家蚕中与氮合成、利用相关的基因，特别是氨基酸代谢通路中的基因与野蚕有明显差异，且个别基因在地方品种和改良品种之间也存在差异。氮的利用与蚕的丝腺发育、蚕丝蛋白的合成息息相关，由此，研究人员推测家蚕的氨基酸代谢系统在调控水平发生了精细变异，最终促进了家蚕茧质性状、产量的显著提升。

另外，要完成大规模的家蚕饲养，需要家蚕适应人类的支配，同时在饲养时生长能整齐划一。家蚕自身的节律行为并不明显且不受关注，但研究人员发现，昆虫的生物钟核心调控基因在家蚕驯化过程中也发生了明显的变异，这也许就是家蚕能够最终适应人类管理的遗传基础。

该项研究同时公开了这些代表性家蚕品系的全部遗传信息，为后续的家蚕育种改良，以及鉴定控制重要性状的基因提供了宝贵的数据。

来源：中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所