荧光斑马鱼 电鳗是大自然的基因工程师。每次它们电击某人时，它们都可能将新的基因传递给附近的生物。

电鳗虽然是一种生活在偏远的亚马逊河流域的鱼类，但其通过释放电力生存的独特方式让它们闻名于世。

已知有几种生物可以放电，但很少有生物能像电鳗一样释放出如此高的电压。有一种名为伏打鳗的物种已知可以释放高达 860 伏的电压。

电鳗©Steven G. Johnson

大部分电鳗都能使人昏厥，所以在电发明之前荧光斑马鱼，电鳗其实被当地土著称为“催眠鱼”（当地语言中“电鳗”这个名字的直译），意思是让人昏昏欲睡的鱼。

然而科学家最近发现，电鳗的高压不仅能“让人昏昏欲睡”，还可能引发一项实验室外的生物技术——电穿孔。

电穿孔是指利用电场增加细胞膜的通透性，就像在细胞上打孔一样。在实验室中，该技术通常用于将蛋白质和DNA等大极性分子引入细胞。

日本名古屋大学分子生物学家认为，电鳗等放电生物能使自然界中的生物细胞发生电穿孔，让游离的DNA片段进入细胞，从而对这些生物进行基因改造。

该团队针对他们的假设设计了一个实验：

他们用两个鱼缸饲养斑马鱼苗，并在水中添加能产生发光蛋白的DNA片段，然后在其中一个鱼缸中放入一条电鳗，用悬挂的诱饵刺激鳗鱼放电。

实验结果显示荧光斑马鱼 电鳗是大自然的基因工程师。每次它们电击某人时，它们都可能将新的基因传递给附近的生物。，在有电鳗的鱼缸中，约有5％的斑马鱼苗出现了荧光组织，而在对照组（没有电鳗的鱼缸）中，几乎找不到出现荧光的鱼苗。

获得荧光基因的斑马鱼幼鱼。图片来源：Shintaro Sakaki

这表明电鳗的放电确实能促进基因向细胞中的转移，尽管它的脉冲形状和不稳定的电压与通常用于电穿孔的机器不同，但它确实完成了这项工作。

事实上，这并非该团队首次提出自然电击导致电穿孔的理论，此前科学家曾提出土壤中的细胞可能因闪电等自然放电过程而发生自然电穿孔，但这一观点尚未得到证实。

这个科学团队的贡献在于，首次证实了电穿孔确实可以通过自然过程引发荧光斑马鱼 电鳗是大自然的基因工程师。每次它们电击某人时，它们都可能将新的基因传递给附近的生物。，而且很明显，这种自然的电穿孔还可以给周围的生物带来新的基因片段。

尽管目前还不清楚电鳗是否能够像在实验室中一样，在野外引发电穿孔并把新的基因引入周围的生物体，但该团队的实验证明，电鳗和其他放电生物绝对具备成为非人类基因工程生物的潜力。

一个生物体获得另一个生物体的 DNA 的过程称为水平基因转移。相应的过程自然是基因在自身种群内从父母到后代的传播，这称为垂直基因转移。

图：水平基因转移

垂直基因转移对我们来说很常见，在我们周围无时无刻不在发生，但水平基因转移在自然界中也很常见，但在微生物中更常见。

一个典型的例子就是抗生素抗性基因——细菌因快速获取和整合抗生素抗性基因而臭名昭著，一旦发现一种对特定抗生素具有抗性的细菌，它就会迅速传播并导致抗生素对其他细菌无效。

然而直到最近科学家才发现并相信水平基因转移在多细胞生物中也很常见。

例如，缓步动物（水熊）和真菌之间的水平转移、植物与其寄生虫之间的基因交换、以及苍蝇抵抗植物杀虫剂的能力。

©troncap

甚至有证据表明，脊椎动物眼睛的进化也是由于水平基因转移——我们从细菌中“偷”来了与视黄酸结合蛋白相关的基因，然后反复的自然选择最终让我们拥有了不同于无脊椎动物的眼睛。

电鳗的电击只是水平基因转移的触发因素之一。它可能并不常见，因为很少有动物会释放电流，但自然界中还有更多我们可能完全无法理解的过程在不断发生，并让更多生物完成水平基因转移。

人们以前认为生物进化以垂直基因转移为主，即基因每次传递给后代时都会发生一些偏差，然后随着时间的推移，它们会变得越来越不同。

但垂直基因转移是一种极其低效的过程，即使是有性繁殖的生物也难以积累足够的基因突变来创造新物种。

而水平基因转移则恰恰相反，它可以以极快的速度创造新物种。生物体可能仅仅因为一次水平基因转移就发生质变——彻底改变其生存方式，迅速成为新物种。

因此，水平基因转移很可能在生物进化过程中扮演更重要的角色荧光斑马鱼，甚至许多曾经主宰、深刻改变地球的地球物种，都可能是因简单的水平基因转移而诞生的。

有证据表明，地球历史上最大的大规模灭绝事件，即2.53亿年前的二叠纪-三叠纪灭绝事件，很可能是由水平基因转移引起的。

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