國外實驗室中養著上萬只蜘蛛 探索類人基因秘密

在牛津大學一座安靜的實驗室里，生活著數以萬計的各類蜘蛛。該校進化發育生物學家埃利斯泰爾·麥克格雷戈（Alistair McGregor）隨意地說道：“我想這是相當多的蜘蛛。”與此同時，他也在活動雙手去抓一只體型肥胖、長著長腿的雌性蜘蛛，后者正在努力為自己爭取自由。麥克格雷戈稱：“我們永遠不會有更多的蜘蛛，因為它們會彼此捕食。”

這個實驗室里有 1 萬只美國居家蜘蛛，還有其他令人感到不安的動物，從蜈蚣到狼蛛等應有盡有。空氣故意散發出發霉的味道，以模仿蜘蛛喜歡潛伏的黑暗角落，墻壁上擺滿了一排排的玻璃罐和培養皿。麥克格雷戈笑著說：“有時候蟋蟀會逃跑，我們可以聽到它們在走廊里唱歌。”但他很快補充道，從來沒有蜘蛛逃跑過。(他的學生后來告訴我，這種情況經常發生。)

房間的正面安裝著重型門，就像潛艇上的艙門。它已經十分老舊，有時甚至會卡住，導致麥克格雷戈的學被困在里面。眼睛始終盯著出口，我拿起一個罐子，看向里面。一只蜘蛛躺在銀色的蛛絲上，八只瘦長的腿從它那完美圓潤的身體里伸出來。麥克格雷戈說:“罐子里通常也有雄性蜘蛛，但它們通常稱為雌性蜘蛛的食物。”

有些蜘蛛可以用它們的毛發傾聽各個地方的聲音。其他蜘蛛則可以偽裝自己的身體，看起來就像一片樹葉。至少有 18 種蜘蛛可以游泳和捕魚，而棕色的隱士蜘蛛則擁有更強大的毒液，并且喜歡藏在床單和鞋子里。但是麥克格雷戈的蛛形綱動物中**的天才是 Parasteatoda tepidariorum，可以編制出優雅的三維網。他解釋說:“與那些編制對稱蛛網的同類相比，Parasteatoda tepidariorum 的進化時間更晚，然而它們卻可以編制恐怖電影中掛在吊燈上令人毛骨悚然的蛛絲。

然而，Parasteatoda tepidariorum 不應被低估。在北美，這種蜘蛛是最常見的蜘蛛，它在捕捉昆蟲時的效率出奇地高，人們經常看到它們把碎片拖到網里躲起來。當它們意識到獵物被網住的時候，會用更多蛛絲困住獵物，然后將其拉回嘴里。然后，它們會吸光獵物的體液，只留下一個身體空殼。

但是麥克格雷戈飼養這些蜘蛛并不只是為了嚇唬記者。近年來，科學家們已經擺脫了長期以來對諸如果蠅和老鼠等醫學研究明星的依賴，接受了一系列新的奇異生物，包括近乎無敵的微型動物和可以在陸地上捕獵的魚類。蜘蛛也可能很快成為這種趨勢的一部分。事實上，它們是理想的研究對象，這主要有兩個原因。

**，蜘蛛與人類共享一個基因秘密。盡管我們已經在超過 8 億年的漫長進化過程中分離，它們甚至沒有合適的心跳，但是蜘蛛和人類依然是非常相似的。例如，我們已經知道蜘蛛使用與我們相同的基因 Pax-6，來形成它們的四對泡泡眼。把這個古老的基因從人類基因中抽出來，并用蜘蛛的基因取代它，這種現實版的“蜘蛛俠”將會長出非常正常的人類眼睛。

當然，許多動物都與人類擁有類似的基因，從貓 (與人類有 90% 的共同基因) 到牛 (80% 的共同基因) 等。然而蜘蛛在某種方式上擁有巨大優勢。在我們的進化史上，曾有古老的蜘蛛偶然間生下后代，它們擁有兩個完整的遺傳指令，而不是一個。這非常重要，而且這種情況在植物中比較常見。但在動物王國的整個歷史中，這種情況只發生過五次。其中有兩次發生在所有脊椎動物的祖先中，包括人類祖先。

從表面上看，每個基因都有額外副本聽起來真是一個非常糟糕的主意。畢竟，唐氏綜合癥就是由一條額外的染色體引起的。但它們實際上是進化的主要驅動力。當**個副本必須執行它的原始功能時，第二個副本將被釋放出來以承擔新的角色。在脊椎動物的早期祖先中，這些副本被認為有助于將軟組織（如軟骨）轉變成骨骼。通過研究蜘蛛，麥克格雷戈的研究小組更全面地了解了這些罕見事件造成的影響。

這就給我們帶來了第二個原因，它們非常有用。在早期發育過程中，這些額外基因發揮了非常重要的作用。為了研究它們的功能，科學家們需要胚胎。在這里，蜘蛛是不會被打敗的。蜘蛛恐懼癥患者可能不希望知道，雌性蜘蛛每五天能產 400 枚卵。它們是完全透明的，科學家可以在不殺死它們的情況下觀察胚胎的發育過程。

為了確保能有源源不斷的胚胎供應，麥克格雷戈的實驗室擁有嚴密的蜘蛛繁殖計劃。首先需要絲質繭，它是由蜘蛛準媽媽在清晨的時候編織而成的。卵子被產下的同時受精，所以每個卵都處于相同的發育階段。如果你是科學家的話，這是非常有用的。每個絲質繭都有自己的培養皿，并有 10 天的發育期。當它們出生的時候，幼蛛是無法移動的，沒有毛，呈現半透明狀態，只是眼睛里有一點兒紅色。

但是在幾天之內，它們就會像父母那樣可怕。當它們開始四處移動、吐絲，并將它們的兄弟姐妹們吃掉時，培養皿就變成了蠕動的模糊物體。這就是它有點棘手的地方。它們可以互相捕食，因此不需額外的食物。最終，少數幸運的幸存者被隔離到自己的私人住所中。從那時起，它們就開始被喂食蒼蠅（包括麥克格雷戈實驗室研究的果蠅）以及由寵物店提供的蟋蟀。

經過幾輪生長，不計算外殼的情況下，它們的體長大約有 9 毫米，現在準備交配。麥克格雷戈對著一瓶蜘蛛正進行思考，他說：“我只是在想，他們是在交配，還是雌性蜘蛛要吃掉雄性伴侶?”在野外，求偶者往往會在交配之后逃跑。但在如此封閉的環境內，這種情況很少會發生。幸運的是，大多數蜘蛛只需要交配一次。

如今，麥克格雷戈的全部蜘蛛都是自德國格廷根 10-20 只蜘蛛的后裔。他說：“當科學家在會議上發言時，他們往往會展示收集動物地點的幻燈片，通常是在美麗的島嶼和海灘上。而我們從學生的地下室里收集到所需要的東西。”

雖然針對蜘蛛的研究還不到 10 年時間，但在所謂的“基因復制”領域已經產生了許多引人入勝的見解。一個例子就是護膝。最初，來自格廷根喬治 - 奧古斯特大學的科學家想要知道：為什么有些蜘蛛的腿相對較短，而其他蜘蛛則擁有令人心寒的細長大腿。他們找到了一種能確定答案的基因——Dachshund 基因，它以達克斯獵犬命名。

科學家們比較了美國家居蜘蛛和一種被稱為“長腿叔叔”的蜘蛛，希望尋找基因上的差異，但他們沒有找到。相反，這兩種蜘蛛都有額外的基因副本。為了找出這種基因的作用，科學家們在美國家居蜘蛛胚胎中將其關閉。結果顯示，這只變異蜘蛛的膝蓋與腿融合在一起，沒有任何膝部。這種結構允許蜘蛛在浴室的地板上跑，或者小心地穿過粘糊糊的蛛網，這是由于進化上的錯誤而導致的。

還有其他突破。在過去幾年中，蜘蛛的研究為治療心臟病和衰老等癥狀提供了各種各樣的線索，在它們毒液中發現的蛋白質將來可能用于治療腦損傷、肌肉萎縮癥，甚至是陽痿。我很想說，我永遠也不要看到它們毛茸茸的身體、八只眼睛以及獠牙。但是，它們總是出現在我們周圍，同樣令人感到毛骨悚然。