基因竊賊

你的生活看似風平浪靜，沒有任何異常。但你不知道的是，在你毫無戒備的時候，你的身體裡早已被埋下了一條特別的「細胞項鍊」。它一直默默潛伏，直到有一天，在毫無徵兆的情況下，突然從你的身體裡爆發而出，開出了巨大的花朵。

這些花朵紅白相間，帶著斑駁的圖案，甚至可以長到餐盤大小。它們佔有者你體內的水和營養，散發出刺鼻的氣味，很像腐肉或者腐爛水果的味道。這種氣味會吸引蠅類前來幫助它們授粉，讓它們的後代傳播到其他地方，並重新開始這整個循環……

這聽起來是個非常完美的恐怖故事。不過別擔心，故事中的「你」其實是生長在東南亞的植物，而這類花則是被稱為大花草科（Rafflesiaceae）的寄生植物。它們沒有屬於自己的根、莖或葉。在生命的大部分時間裡，它們是「隱形」的，悄悄隱藏在宿主體內，然後在不經意一刻，上演之前那一出故事。

大草花科代表物種，寄生花（Sapria himalayana）。| 圖片來源：Charles Davis / Davis Lab, Harvard University

大花草科植物是無疑是所有開花植物中最具魅力，也是最奇怪的代表，它反映了寄生的最極端形式，也就是內寄生。在這種寄生關係中，寄生生物需要完全依賴於宿主供給的所有營養。對研究這類植物的人來說，這也是它們如此吸引人的原因之一。

這類植物體內的基因之謎同樣吸引著科學家。由於它們缺乏傳統意義上的「身體」，大部分時間都在寄主體內度過，而且沒有進行光合作用的機制，它們的進化史和基因組歷史中有很多未知的空白。

直到近年來，隨著基因分析技術的最新進展，科學家終於開始了解其基因組中許多關鍵的謎團。在近期的《當代生物學》雜誌上，一組國際研究團隊瞄準了大花草科中主要譜系之一——寄生花（Sapria himalayana），並確認了迄今為止最完整的寄生花基因組組裝。詳盡的基因分析揭示了這種植物大量的基因丟失和基因「竊取」現象。這些發現為了解內寄生生物的基因數量和種類帶來了獨特的視角，同時也為開花植物的基因組的改變和功能性研究提供了新的見解。

研究的通訊作者之一是哈佛大學生物學家Charles Davis教授。他領導的測序工作的開端實際上可以追溯到十數年前。2004年，Davis和同事發表了第一份證據，證明這些內寄生植物會從宿主那裡獲取基因。這個過程非常獨特，常被稱為宿主到寄生物的水平基因轉移（HGT）。我們都知道，生物體內的遺傳物質主要都是來自父母的遺傳繼承，而這些寄生生物卻可以通過HGT從宿主那裡「盜竊」到基因。

從那時起，Davis一直在研究大花草科植物，並最終希望對其基因組進行測序，從而確定基因轉移的整體規模和意義。在新的研究中，他與國際研究團隊合作，終於獲得了迄今為止最完整的寄生花基因組組裝。研究人員估計，它們對約40%的基因組進行了測序，這些是基因組中最核心的部分，而剩餘的部分很可能是重複區域。

他們發現，在進化過程中，當寄生花拋棄自己的身體適應內寄生時，它們的基因丟失程度十分驚人。幾乎一半的在大多開花植物中發現的共有基因，並不存在於寄生花的基因組中。這種基因丟失的程度是其他寄生植物的四倍多。許多丟失的基因都是光合作用的關鍵基因。

同時，資料顯示了一種潛在的進化趨同，也就是說，儘管寄生花和研究中用於比較的其他寄生植物是獨立進化的，但它們丟失了許多相同類型的基因。寄生植物的進化很可能有一種共同的遺傳路線圖。