成就了至少5位諾貝爾獎獲得者，它是現代遺傳學的大功臣

渺小的果蠅為現代遺傳學的迅猛發展做出了突出性貢獻

在大學期間，我在果蠅遺傳學實驗室中短暫工作過一段時間。我的主要工作是繁育不同種類的果蠅。任何有過與果蠅親密接觸經歷的人都可以這樣告訴你——這份工作的技術含量並不高，但是重複性的工作已經深深地印在了我的腦海中。即使時至今日，當看到我家微胖的白貓走路的時候，我的腦海中馬上浮現的是果蠅的三齡幼蟲在變態發育前胖嘟嘟的模樣。

帶著一些特別的興趣，我開始閱讀果蠅研究的新著作——《與果蠅有關的首次發現》（First in Fly）。事實上，我已經不知道如何用語言來表達對果蠅的敬佩之情了。普通而又無處不在的果蠅對遺傳學領域的發展做出了巨大貢獻，這是任何一種動物都無法比擬的。

這些微小的、有翼的，具有外骨骼的生物與人類在外表上差異顯著，已經推動科學研究發現了許多關於人體的秘密：

果蠅體內控制肢體發育定位相關的基因與人體內控制四肢發育的基因功能類似；

果蠅體內控制翅膀上短毛髮育模式的基因和人體內控制耳朵中的毛髮定位的基因功能類似；

果蠅體內控制晝夜節律的基因與給人體內控制時差的基因在功能上也十分相近。

諸如此類果蠅的研究工作已造就了至少5位諾貝爾獎獲得者。

史蒂芬妮?莫漢弗（Stephanie Elizabeth Mohr）在《與果蠅有關的首次發現》一書中，全面記錄了這些精巧的生物在過去一個世紀中對科學的貢獻。莫漢弗是哈佛大學醫學院研究果蠅方面的專家，她對「果蠅推進器」的生活有著深刻的了解（這個名字來源於在顯微鏡下推動研究果蠅的行為）。對一般讀者來說，她的書可能過於關注分子生物學層面的描述，但是卻很好地揭示了科學家在果蠅研究工作中的獨創性和辛勤付出。如果你曾經觀察過一隻果蠅，並想通過它了解人體的運作機制，這何其困難！科學家也不例外。

讓我們來回顧一下在果蠅中發現「索尼克刺蝟基因」（Sonic hedgehog）的難忘歷程。20世紀70年代，德國海德堡的科學家克里斯汀?沃爾哈德（Christiane Nüsslein-Volhard）和艾瑞克?維斯喬斯（Eric Wieschaus）開始著手研究一個聽起來毫無前景且不被外人所關注的課題：果蠅幼蟲角質層或保護性外層的發育模式。為了研究這個課題，他們進行了所謂的「正向基因篩選」（Forward genetic screen）——具體的操作是給成千上萬隻雄性果蠅餵食化學物質，誘導基因突變，然後讓他們與雌性果蠅單獨交配。他們花了一年時間在顯微鏡下仔細尋找具有不尋常角質層的單個突變體。莫漢弗寫道，「基因篩選工作通常是對科學家耐力的巨大考驗。」

付出終於得到了回報。他們發現15個基因的突變會導致果蠅角質層發育形成形狀異常的表皮。而那個短而尖銳的倒刺狀突起，就被命名為刺蝟基因（Hedgehog gene）。

研究結果表明，人類有3種刺蝟基因，科學家把它們被命名為印度刺蝟基因、沙漠刺蝟基因和索尼克刺蝟基因。在果蠅發育過程中，刺蝟基因調節幼蟲的體節極性，當這個基因突變後，果蠅的角質層會發育形成形狀異常的突起。在人體內，刺蝟基因發揮著類似的作用，會控制發育過程中身體的極性，讓胚胎髮育分化具有前後左右面。索尼克刺蝟基因發生突變的嬰兒在出生後，腦部缺少明顯的左右腦半球分化。索尼克刺蝟基因是如此的重要，以至於它的名字已經引起了很大爭議。當醫生髮現一個新出生伴有嚴重殘疾的孩子是索尼克刺蝟基因的突變引起的，他還能給孩子的媽媽說些什麼呢？

科學家在果蠅研究中發現了很多基因，於是很多奇怪的基因命名都源自果蠅自身的行為或表型。你可以想像，在研究果蠅的苦差事中，科學家們可能會為新基因想出有趣的名字。莫漢弗書中讓人最印象深刻的一些描述包括：

歡樂時光基因（cheap date）：果蠅缺失該基因後變得對酒精尤其敏感，即易醉。

河馬基因（Hippo）：在一類具有巨大的頭部和脖子周圍有皺紋的果蠅中發現。在果蠅和哺乳動物中，河馬基因控制著器官發育的大小。

梵高基因（VanGogh）：具有這類基因的果蠅，翅膀上的短毛在旋轉時具有方向性，這讓人聯想到同名藝術家梵高繪畫的典型旋轉線。在哺乳動物體內，梵高基因控制內耳毛髮的發育。

乙醚相關基因（ether-à-go-go）：具有這類基因的果蠅，在使用乙醚麻醉時，它們的腿部表現出節奏性地抽動。在人體中，乙醚相關基因用於編碼配合心跳的部分鉀離子通道。

德國麵條基因（sp?tzle）：具有這類基因的果蠅，幼蟲形狀呈現出不規則的德國麵條狀。在果蠅中，德國麵條基因使得小分子與Toll樣蛋白結合，這樣命名是因為克里斯汀?紐斯林?沃爾哈德在發現這個基因後用德語說了一句「Dasistjatoll！」（德語「太棒了」的意思）。事實上Toll樣蛋白參與果蠅和人類的免疫過程。

事實上，這些基因的命名原則是基於它們在果蠅體內展現的功能，這些功能與在人體中發現的功能之間存在差距，使得我們認識到，事先明確預測果蠅基因研究與其功能的相關性是一件非常困難的事情。總的來說，果蠅擁有14 000個基因，而人類擁有8 000個與之具有相似功能的基因。閱讀《與果蠅有關的首次發現》這本書，首先就要先感謝之前幾位科學家對果蠅開展的全方位研究，並了解DNA與人類以及果蠅每個細胞之間的緊密聯繫。

資料來源：

https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/02/fruit-fly-drosophila/553967/

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