自然界的基因工程师？电鳗每次电击都可能给周围生物输送新基因！

虽然电鳗是生活在遥远的亚马逊河流域的鱼类，但是它们独特的放电生存方式，让它们闻名于全世界。

已知会放电的生物有好几种，但是很少有像电鳗那样释放高电压的，已知一种被称为伏打电鳗的物种，它们可以释放最高860v的电压。

电鳗©Steven G. Johnson

大部分电鳗都可以把人电晕，所以在发明电之前，其实电鳗被当地土著称为为“催眠鱼”（当地语言直接翻译“电鳗”的名字的话），意思就是让人睡觉的鱼。

然而，最近科学家发现，电鳗的高电压不仅能“让人睡觉”，它可能还会在实验室外触发一种生物技术——电穿孔。

电穿孔指的就是用电场增加细胞膜通透性，就像在细胞上打孔一样，在实验室中，通常会用这种技术将蛋白质，DNA等大极性分子引入到细胞内。

日本名古屋大学的分子生物学家认为，电鳗以及其它的放电生物可以在自然界中引发生物细胞电穿孔，并让游离的DNA片段进入到细胞，从而基因改造这些生物。

该团队为自己的设想设计了一个实验：

他们用两个鱼缸养斑马鱼幼苗，并在水中添加了能够产生发光蛋白的DNA片段，然后在其中一个鱼缸中放入一条电鳗，并用悬挂鱼饵来刺激电鳗放电。

实验结果显示，放入电鳗的鱼缸中，大约有5%的斑马鱼幼苗育出发荧光的组织，而对照组（没有电鳗的鱼缸）则几乎没有发现具有荧光的幼苗。

一条获得荧光基因的斑马鱼幼苗，图源：榊慎太郎

这表明电鳗的放电确实促进了基因向细胞的转移。尽管与通常用于电穿孔的机器相比，电鳗具有不同的脉冲形状和不稳定的电压，但它确实其作用。

实际上，自然的电击导致电穿孔并不是这个团队的第一次提出的，此前就有科学家提出，由于闪电等自然的放电过程，土壤中的细胞可能会发生自然电穿孔，但这尚未得到证实。

这个科学团队的贡献则是第一次证实电穿孔确实可以自然过程引发，而且很明显这个自然的电穿孔也可以给周围生物带去新的基因片段。

虽然电鳗在野外是否也会像实验室一样引发电穿孔并给周围生物输入新基因，目前还不得而知，但是该团队的实验证明电鳗等放电生物绝对有成为非人类基因工程的可能性。

像这种生物获得其它生物的DNA的过程被称为水平基因转移，与之相对应的自然就是基因在自己种群中传播——父母传给后代，这个被称为垂直基因转移。

图：水平基因转移

垂直基因转移我们非常常见，我们身边都在不停发生，但其实水平基因转移在自然界也一样常见，只是它更多的是在微生物中被观察到。

其中一个典型的例子就是抗生素抗性基因——细菌因能够迅速抓取并合并抗生素抗性基因而昭著，一旦你发现有某种细菌对某一种抗生素具有抗性，那么它就会迅速传开让你的抗生素对其它细菌也无效。

不过，直到最近，科学家才发现和相信水平基因转移在多细胞生物中也非常普遍。

比如，缓步类（水熊虫）和真菌之间的水平转移，植物和其寄生虫之间的基因交换，苍蝇能够克服植物杀虫剂等等。

©troncap

甚至有证据表明脊椎动物眼睛的进化也是因为一次水平基因转移——我们“剽窃”了细菌的类维甲酸结合蛋白的相关基因，然后不停自然选择，最终让我们拥有与无脊椎动物不同的眼睛。

电鳗的电击只是水平基因转移的一种诱发因素，它可能不是很常见，因为放电动物很少，但有更多我们可能根本不了解的过程正在自然界中不停发生，并让更多生物完成水平基因转移。

以前人们通常认为生物进化是由垂直基因转移主导的，也就是基因在传递给后代的过程中，每次都会出现一些偏差，然后随着时间推移，它就会变得越来越不同。

但其实垂直基因转移是一种非常低效的过程，这种方式很难积累足够的基因突变并创造新物种，即便是有性生殖生物也一样。

而水平基因转移则正好相反，它可以以极快的速度创造新物种，一种生物可能只是因为一次水平基因转移就有质的转变——让它们的生存方式发生彻底变化，并迅速变成新的物种。

所以，水平基因转移在生物进化的过程中很可能扮演着更重要的角色，甚至地球上许多曾经占据主导地位并深刻改造地球的物种，很可能都是因为简单的一次水平基因转移。

有一些证据表明，地球历史上最严重的物种大灭绝事件——2.53亿年前的二叠纪-三叠纪灭绝事件很可能也是一次水平基因转移惹得祸。

报道原文：https://www.sciencealert.com/a-zap-from-an-electric-eel-could-give-nearby-organisms-new-genes

文献：https://doi.org/10.7717/peerj.16596