被蟑螂“围攻”后，华师长江学者怒揭“小强”不死奥秘
北京时间3月21日
顶级学术期刊《自然》子刊《自然·通讯》
在线发表了李胜团队重要研究论文
美洲大蠊发育可塑性的基因组和功能诠释
在昆虫进化研究中取得了突破性成果
“找上门”来的研究对象
“用拖鞋打，明明打中了却打不死；用药物毒，一两次之后就没有效果了。”作为“臭名昭著”的“四害”之一，蟑螂（学名蜚蠊）顽强的生存能力困扰着许多人，也因此被称为“打不死”的“小强”。
这一现象也引起了华师昆虫科学与技术研究所所长李胜所带领的研究团队的注意。研究团队聚焦美洲大蠊（蜚蠊目之一），从其独特的生物学特点出发，破解其拥有超强环境适应性的原因。
长江学者李胜教授
“研究蟑螂的初衷，其实有一个蛮有趣的故事。”李胜笑着说。当时正是 2016年6月，李胜作为学校引进的长江学者，全职到华南师范大学生命科学学院工作。“每回一去厕所就有好几只大蟑螂飞到身上来，非常讨厌。”但这也给了他一个灵感，同样为困扰人的害虫，关于蚊子的研究常有耳闻，而对于蟑螂的研究却少见。
经过与同行的研究员詹帅一番讨论后，决定除果蝇以外，将实验室的主要研究对象改为蟑螂：这种在华南等热带和亚热带地区肆意滋生、危害猖獗、臭名昭著的卫生害虫，它们严重危害人们生活质量和财产安全。
李胜介绍，相对果蝇等模式的昆虫而言，美洲大蠊的绝大部分研究都显著滞后，高质量基因组信息的获得有助于大大提高美洲大蠊的基础与应用研究水平。
不死“小强”助研再生医药
“美洲大蠊的食谱范围极广，几乎什么都能吃。一旦误食还能自我解毒。”李胜表示。研究发现其味觉感受器多达522个，其中329个进化为能应对有毒食物的苦味受体。甚至在没有食物的恶劣环境下，蟑螂也能通过保持长时间静止存活下来。长期生活于大量细菌和病原菌滋生的潮湿、不卫生环境中，也让蟑螂演化出了一套有效应对微生物感染的先天免疫系统。
研究进一步发现，蟑螂的繁殖能力十分惊人。一只性成熟的成虫每隔3-4天便可进行一次产卵，一次产卵16颗。蟑螂孤雌生殖的特性决定了，它不需要像哺乳动物一样进行雌雄交配，卵细胞无需受精也可发育成为正常后代。
而蟑螂最被人熟知的还是其很强的“断肢再生”能力，这也是被称为“小强”的主要理由。研究发现，美洲大蠊在若虫期具有很强的断肢再生能力，而断肢再生的恢复程度则取决于创伤程度。
“即使把它的头摘掉，它的身子还能活动五六天，如果把腿或者触角剪掉，它几天之内就能长出来，蜕皮之后几乎完好如初”，李胜表示。研究团队通过实验着重证明，在蟑螂断肢再生过程中，Dpp（生物皮肤的生长因子）通路对其伤口愈合和组织再生起到关键作用。
受到蟑螂“断肢再生”的启发，李胜团队也在积极将美洲大蠊的乙醇提取液应用到生物医学领域，目前市面上用于治愈伤口和促进组织再生的处方药“康复新液”正是这一方面的成果。如何将这一应用推广到口腔溃疡、胃溃疡甚至抗氧化、抗肿瘤等方面仍将是李胜团队接下来研究的目标之一。
白蚁是蟑螂进化来的？！
论文的另一重大成果在于其为白蚁由蟑螂进化而来的理论提供了重要的基因组依据。
这是经过了一年多合作与努力的成果。研究团队通过二代测序技术获得超过1Tb的数据。他们完成了美洲大蠊3.4G庞大的基因组测序和后续拼接与注释工作。其中60%左右为重复序列，预测到了21336个蛋白编码基因。
通过和其他蜚蠊目物种对比发现：在其7640个同源序列中，近三分之二的美洲大蠊基因在序列一致性上与白蚁更接近，另外三分之一和德国小蠊更接近。由此团队获得了重大结论：白蚁由蟑螂演化而来，而美洲大蠊介于德国小蠊和白蚁之间，并且美洲大蠊和白蚁的遗传距离更接近。
“目前来说，只能确定蜚蠊是白蚁的祖先，具体由哪一种蜚蠊进化而来还是不清楚，这也是我们目前非常重要的一个研究方向。”李胜表示，“另外，寻找蟑螂的起源，以及它们如何迁徙，这都是我们感兴趣的内容。”白蚁是最早获得社会行为的群体，对蟑螂进化论的基础研究能够从根源解释白蚁的许多行为。而李胜认为社会行为是相通的，这一研究对生物进化具有重大价值。
目前，李胜实验室分别以衣鱼、美洲大蠊、果蝇作为不变态、不完全变态、完全变态的代表昆虫，研究变态发育的演化规律。
对于李胜团队的研究成果，Nature Communications同期Research Highlights评价：该论文从基因组和基因功能上揭示了美洲大蠊称之为“小强”的分子秘密，是再生生物学的理想模型；并在基因组水平上为蟑螂进化为白蚁提供了重要证据，在昆虫宏进化研究中取得了突破性成果。
此外，这些研究得到了肇庆市政府和好医生药业集团和的重点关注，相关的校地和校企合作洽谈已进入实质建设阶段。
呼吁建立高效系统防治
刚开始组建昆虫研究所的实验团队时，李胜带着贾强强、李康、刘素宁三位博士后，在一年多的时间里，研究团队迅速扩大，不断招纳新鲜的血液，很快扩展到二十多人。
在华师昆虫科学与技术研究所三楼，一间时常拉拢着窗帘的实验室就是李胜团队专门为进行蟑螂研究而搭建的蟑螂屋，这间二十几平方米的小屋子内摆着许多铁架子，上面放置着很多塑料收纳箱，在箱子中统一摆放着纸浆鸡蛋托盘。数万只品种不同、大小不一的蟑螂正在此培养着，鸡蛋托盘的一个个凹陷处成了蟑螂平日喜欢躲藏的地方。
因为蟑螂数量庞大，蟑螂屋里散发着浓烈的虫臭。面对数之不尽的蟑螂“围攻”，团队成员朱仕明回忆起了初次与蟑螂的接触：“第一次带上手套，用手去抓蟑螂的时候，整个身子的鸡皮疙瘩都起来了。”但随着时间的推移，对蟑螂的恐惧感便逐渐消失了。“当我们逐渐认识到蟑螂只是一个研究对象时，就不会再感到害怕了。”
除了对蟑螂进行深入的研究，李胜也呼吁全社会建立一个高效的害虫防治系统。这是他作为广东省政协委员，在今年一月份的广东省政协会议上提出的提案。李胜建议，在安全绿色的防治害虫技术方法上，由政府部门牵头将科研单位和社区家庭有机结合实现卫生害虫防治由传统的点-点防治升级到点-面和面-面的高效系统防治。
李胜认为，传统的以家庭为单位的治理是低效的，应当将政府、社区与家庭相结合，一方面利用化学气味，捕杀或驱赶蟑螂，另一方面，利用病毒在对人无害的前提下，更高效地杀死蟑螂。李胜提出《关于组建政府部门、科研单位、社区家庭相结合的卫生害虫防治体系的建议》的提案，得到了省政协的高度重视。
昆虫学家：李胜
长江学者、“国家杰青”优秀、“百人计划”优秀、全国优秀科技工作者。1994年湖南师范大学生物系本科毕业，2000年获中国科学院上海昆虫研究所动物学博士学位，2006年从约翰霍普金斯大学博士后出站后回国工作。九三学社社员，华南师范大学生命科学学院教授、博导，昆虫科学与技术研究所所长。
他从事昆虫科学研究20余年，是我国现代昆虫科学研究领头人之一，在昆虫发育遗传领域、尤其是“昆虫变态发育的激素和营养调控”方向取得了一系列国际领先的研究成果。发表SCI论文75篇，其中Annual Review of Entomology, Autophagy, Cell Research, Development，PLoS Genetics和PNAS等通讯作者和第一作者论文48篇，多篇论文遴选为封面论文或者作为专题评论；授权专利6项。组织和承担了国家自然科学基金多项重点、重点国际合作和面上项目、973课题、863项目、转基因专项等国家级研究任务。
多次应邀在重大国际会议做主题和大会报告，多次担任国际大会主席和组委员成员，享有重要的国内外学术声誉。被Journal of Insect Physiology，Insect Science，Bulletin of Entomological Research，Journal of Insect Science和《昆虫学报》等聘为编委；担任中国昆虫学会理事，中国昆虫学会昆虫发育与遗传专业委员会主任等学术职务。
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采写丨许曼玲 郑国豪
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责任编辑丨郑宇云 杨柳青
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