野桑蠶的「馴化」記

提到家蠶（Bombyx mori），人們便會想到絲綢。

古老的「絲綢之路」，以及當下的「一帶一路」，既是連結亞歐大陸東西方經貿往來的重要通道，也是東西方文明的交匯之路。古代絲綢之路上的貿易除了絲綢，還包括糧食、香料等上千種物資。最終能以「絲綢」命名，足見蠶絲貿易在人類歷史發展中的重要地位。

家蠶是我國重要的經濟昆蟲，也是目前為止唯一被人類完全馴化的無脊椎動物。動植物的馴化推動了人類文明的發展，同時也「改變」了一批動植物的命運——雜草、飛禽走獸被「訓練改造成」五穀雜糧、豬馬牛羊貓狗雞鴨。

那麼，另類的「吐絲神器」蠶寶寶是如何在馴化中完成「華麗轉身」的呢？

野蠶、家蠶、不同品種家蠶（圖片來自網路）

家蠶的祖先被廣泛認為是中國的野桑蠶（Bombyx mandarina）。野桑蠶其貌不揚，且頗為「低調」——其幼蟲與成蟲都以便於隱藏自身的棕色為主，並在受到刺激後能果斷地將自己定格成樹枝的樣子——即所謂的擬態。像大多數鱗翅目昆蟲一樣，野桑蠶也能結小而薄的繭。

時光追溯到五千年前，野桑蠶「幸運地」被華夏大地的先人們選中，作為蠶絲生產的「培養對象」。經過長期的馴化、選育以及改良，家蠶的繭絲產量和質量發生了翻天覆地的變化，同時逐漸適應了被人類馴養的生活方式——逐步失去了野外生存能力，成為了完全依靠人類生存的昆蟲。

由於完全受人類支配，家蠶在馴化過程中分化出大量具有不同表型特徵的品系，如斑紋（普斑、虎斑、素蠶）、繭色（白繭、黃繭、綠繭）、眠性（蛻皮次數，三眠蠶、四眠蠶）、化性（一年中生長的代數，一化、二化、多化）等。不同的品系之間繭絲產量也有明顯差異，尤其是用於蠶絲生產的改良品種和普通的地方品種之間。

為了揭示從野桑蠶到家蠶的進化之路，中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所的研究人員，聯合華南師範大學、中科院昆明動物所、江蘇科技大學等研究單位，通過合作選取了137個涵蓋了不同的地域、化性、眠性等主要種質特徵的家蠶種質資源和改良品種，以高通量測序和群體遺傳學分析等手段，較為精細地重構了家蠶從馴化到改良的演化歷史，這項工作於近日發表在Nature Ecology & Evolution上。

絲綢之路

研究人員發現：在眾多的家蠶品系之中，中國的三眠地方品種相對更早地從野桑蠶中分離出來；以其為基礎，家蠶在中國被進一步馴化成四眠地方品種，同期也沿絲綢之路被傳播至歐洲、南亞等地區。改良品種則是在地方品種的基礎上，經過強烈、短期，且目的較為明確的人工選擇而來的服務於蠶絲生產的品種——目前主要是中國改良品種和日本改良品種。

值得注意的是，由於中國和日本地理位置接近，且中國是家蠶馴化的發源地，人們更容易推測日本的改良品種也由中國傳入；但研究發現，日本改良種更多地體現了歐洲品種的「元素」。顯然，家蠶品種的改良在中國和日本是兩次獨立的過程，這也與近代日本更早開始注重與西方交流的歷史相吻合。

圖片來自網路

那麼，馴化的過程中，在遺傳水平究竟是什麼樣的改變導致家蠶能吐更多、更好的絲呢？

研究人員通過家蠶與野蠶遺傳信息的精細比較、分析，進一步發現家蠶中與氮合成、利用相關的基因，特別是氨基酸代謝通路中的基因與野蠶有明顯差異，且個別基因在地方品種和改良品種之間也存在差異。氮的利用與蠶的絲腺發育、蠶絲蛋白的合成息息相關，由此，研究人員推測家蠶的氨基酸代謝系統在調控水平發生了精細變異，最終促進了家蠶繭質性狀、產量的顯著提升。

另外，要完成大規模的家蠶飼養，需要家蠶適應人類的支配，同時在飼養時生長能整齊劃一。家蠶自身的節律行為並不明顯且不受關注，但研究人員發現，昆蟲的生物鐘核心調控基因在家蠶馴化過程中也發生了明顯的變異，這也許就是家蠶能夠最終適應人類管理的遺傳基礎。

該項研究同時公開了這些代表性家蠶品系的全部遺傳信息，為後續的家蠶育種改良，以及鑒定控制重要性狀的基因提供了寶貴的數據。

來源：中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所

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