电鳗是地球上最大的发电生物。它可以释放高达860伏的电压,足以运行一台机器。在最近的一项研究中,日本名古屋大学的一个研究小组发现,电鳗可以释放足够的电力来改造小鱼幼虫的基因。他们的研究结果发表在PeerJ——生命与环境杂志上。
研究人员的发现增加了我们对电穿孔的了解,这是一种基因传递技术。电穿孔是利用电场在细胞膜上形成暂时的孔。这使得分子,如DNA或蛋白质,进入目标细胞。
该研究小组由名古屋大学的Eiichi Hondo教授和助理教授Atsuo Iida领导。他们认为,如果电流在河流中流动,可能会影响附近生物的细胞。细胞可以将DNA片段掺入水中,称为环境DNA。为了验证这一点,他们将实验室里的幼鱼暴露在带有发光标记的DNA溶液中,以观察斑马鱼是否带走了DNA。然后,他们引入了一条电鳗,并促使它咬一个喂食器来释放电流。
据饭田说,电穿孔通常被认为是一个只在实验室里发现的过程,但他并不相信。“我认为电穿孔可能在自然界中发生,”他说。“我意识到亚马逊河中的电鳗可以作为电源,生活在周围地区的生物可以作为受体细胞,释放到水中的环境DNA片段会成为外来基因,导致周围生物因放电而发生基因重组。”
研究人员发现,5%的幼虫有基因转移的标记。Iida说:“这表明电鳗的放电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,电鳗具有不同形状的脉冲和不稳定的电压。”“电鳗和其他产生电力的生物可能会影响自然界的基因改造。”
其他研究已经观察到类似的现象发生在自然发生的领域,如闪电,影响线虫和土壤细菌。Iida对电场在生物体内研究的可能性感到非常兴奋。他认为这些影响超出了传统智慧所能理解的范围。他说:“我相信,基于这种‘意想不到的’和‘跳出框框’的想法,试图发现新的生物现象,将使世界认识到生物体的复杂性,并在未来引发突破。”