國外實(shí)驗(yàn)室中養(yǎng)著上萬只蜘蛛 探索類人基因秘密

在牛津大學(xué)一座安靜的實(shí)驗(yàn)室里，生活著數(shù)以萬計(jì)的各類蜘蛛。該校進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)家埃利斯泰爾·麥克格雷戈（Alistair McGregor）隨意地說道：“我想這是相當(dāng)多的蜘蛛。”與此同時(shí)，他也在活動(dòng)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(yuǎn)不會(huì)有更多的蜘蛛，因?yàn)樗鼈儠?huì)彼此捕食。”

這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里有 1 萬只美國居家蜘蛛，還有其他令人感到不安的動(dòng)物，從蜈蚣到狼蛛等應(yīng)有盡有。空氣故意散發(fā)出發(fā)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(yǎng)皿。麥克格雷戈笑著說：“有時(shí)候蟋蟀會(huì)逃跑，我們可以聽到它們在走廊里唱歌。”但他很快補(bǔ)充道，從來沒有蜘蛛逃跑過。(他的學(xué)生后來告訴我，這種情況經(jīng)常發(fā)生。)

房間的正面安裝著重型門，就像潛艇上的艙門。它已經(jīng)十分老舊，有時(shí)甚至?xí)ㄗ。瑢?dǎo)致麥克格雷戈的學(xué)被困在里面。眼睛始終盯著出口，我拿起一個(gè)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(fā)傾聽各個(gè)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(qiáng)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(dòng)物中**的天才是 Parasteatoda tepidariorum，可以編制出優(yōu)雅的三維網(wǎng)。他解釋說:“與那些編制對稱蛛網(wǎng)的同類相比，Parasteatoda tepidariorum 的進(jìn)化時(shí)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(yīng)被低估。在北美，這種蜘蛛是最常見的蜘蛛，它在捕捉昆蟲時(shí)的效率出奇地高，人們經(jīng)常看到它們把碎片拖到網(wǎng)里躲起來。當(dāng)它們意識到獵物被網(wǎng)住的時(shí)候，會(huì)用更多蛛絲困住獵物，然后將其拉回嘴里。然后，它們會(huì)吸光獵物的體液，只留下一個(gè)身體空殼。

但是麥克格雷戈飼養(yǎng)這些蜘蛛并不只是為了嚇唬記者。近年來，科學(xué)家們已經(jīng)擺脫了長期以來對諸如果蠅和老鼠等醫(yī)學(xué)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(dòng)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(shí)上，它們是理想的研究對象，這主要有兩個(gè)原因。

**，蜘蛛與人類共享一個(gè)基因秘密。盡管我們已經(jīng)在超過 8 億年的漫長進(jìn)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(jīng)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(gè)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(xiàn)實(shí)版的“蜘蛛俠”將會(huì)長出非常正常的人類眼睛。

當(dāng)然，許多動(dòng)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(yōu)勢。在我們的進(jìn)化史上，曾有古老的蜘蛛偶然間生下后代，它們擁有兩個(gè)完整的遺傳指令，而不是一個(gè)。這非常重要，而且這種情況在植物中比較常見。但在動(dòng)物王國的整個(gè)歷史中，這種情況只發(fā)生過五次。其中有兩次發(fā)生在所有脊椎動(dòng)物的祖先中，包括人類祖先。

從表面上看，每個(gè)基因都有額外副本聽起來真是一個(gè)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(shí)際上是進(jìn)化的主要驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)**個(gè)副本必須執(zhí)行它的原始功能時(shí)，第二個(gè)副本將被釋放出來以承擔(dān)新的角色。在脊椎動(dòng)物的早期祖先中，這些副本被認(rèn)為有助于將軟組織（如軟骨）轉(zhuǎn)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(gè)原因，它們非常有用。在早期發(fā)育過程中，這些額外基因發(fā)揮了非常重要的作用。為了研究它們的功能，科學(xué)家們需要胚胎。在這里，蜘蛛是不會(huì)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(chǎn) 400 枚卵。它們是完全透明的，科學(xué)家可以在不殺死它們的情況下觀察胚胎的發(fā)育過程。

為了確保能有源源不斷的胚胎供應(yīng)，麥克格雷戈的實(shí)驗(yàn)室擁有嚴(yán)密的蜘蛛繁殖計(jì)劃。首先需要絲質(zhì)繭，它是由蜘蛛準(zhǔn)媽媽在清晨的時(shí)候編織而成的。卵子被產(chǎn)下的同時(shí)受精，所以每個(gè)卵都處于相同的發(fā)育階段。如果你是科學(xué)家的話，這是非常有用的。每個(gè)絲質(zhì)繭都有自己的培養(yǎng)皿，并有 10 天的發(fā)育期。當(dāng)它們出生的時(shí)候，幼蛛是無法移動(dòng)的，沒有毛，呈現(xiàn)半透明狀態(tài)，只是眼睛里有一點(diǎn)兒紅色。

但是在幾天之內(nèi)，它們就會(huì)像父母那樣可怕。當(dāng)它們開始四處移動(dòng)、吐絲，并將它們的兄弟姐妹們吃掉時(shí)，培養(yǎng)皿就變成了蠕動(dòng)的模糊物體。這就是它有點(diǎn)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(shù)幸運(yùn)的幸存者被隔離到自己的私人住所中。從那時(shí)起，它們就開始被喂食蒼蠅（包括麥克格雷戈實(shí)驗(yàn)室研究的果蠅）以及由寵物店提供的蟋蟀。

經(jīng)過幾輪生長，不計(jì)算外殼的情況下，它們的體長大約有 9 毫米，現(xiàn)在準(zhǔn)備交配。麥克格雷戈對著一瓶蜘蛛正進(jìn)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(huì)在交配之后逃跑。但在如此封閉的環(huán)境內(nèi)，這種情況很少會(huì)發(fā)生。幸運(yùn)的是，大多數(shù)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(dāng)科學(xué)家在會(huì)議上發(fā)言時(shí)，他們往往會(huì)展示收集動(dòng)物地點(diǎn)的幻燈片，通常是在美麗的島嶼和海灘上。而我們從學(xué)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(shí)間，但在所謂的“基因復(fù)制”領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了許多引人入勝的見解。一個(gè)例子就是護(hù)膝。最初，來自格廷根喬治 - 奧古斯特大學(xué)的科學(xué)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(xì)長大腿。他們找到了一種能確定答案的基因——Dachshund 基因，它以達(dá)克斯獵犬命名。

科學(xué)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(xué)家們在美國家居蜘蛛胚胎中將其關(guān)閉。結(jié)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(jié)構(gòu)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(wǎng)，這是由于進(jìn)化上的錯(cuò)誤而導(dǎo)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(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)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(yuǎn)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(xiàn)在我們周圍，同樣令人感到毛骨悚然。