果蝇跨代表观遗传：寄生胁迫诱导的多代免疫记忆及其雄性特异性传递机制

本研究针对宿主-寄生蜂互作中免疫记忆的跨代传递机制这一科学问题，通过建立黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)与寄生蜂(Leptopilina boulardi)的多代感染模型，首次揭示了寄生胁迫可通过雄性生殖系实现跨代表观遗传。研究发现经历寄生胁迫的亲代能使子代获得更强的生存优势，这种免疫记忆主要表现为幼虫期lamellocyte（片状血细胞）数量显著增加，且能通过父系传递至第三代。该发现为理解非DNA序列依赖的免疫记忆传递提供了新模式，对宿主-寄生协同进化研究具有重要启示。

　　

在自然界残酷的进化军备竞赛中，宿主与寄生虫的博弈从未停歇。黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)作为模式生物，其与寄生蜂(Leptopilina boulardi)的互作一直是研究宿主防御机制的经典系统。当寄生蜂将卵产入果蝇幼虫体内时，一场微观世界的生死较量就此展开——果蝇要么启动免疫反应形成黑化囊(melanotic capsule)杀死入侵者，要么被寄生蜂幼虫从内部吞噬。虽然前人发现果蝇能通过行为调节（如产卵抑制）和生理防御（如免疫启动）应对寄生威胁，但关于这种胁迫经历能否转化为可遗传的"免疫记忆"，以及通过何种机制跨代传递，仍是未解之谜。

Shagufta Khan等研究者设计了一套精巧的多代感染实验体系。通过建立经历10代连续寄生胁迫的"经验组"(E1-E10)与未经处理的"对照组"(N1-N10)，发现亲代遭遇寄生胁迫可使子代存活率显著提升。更令人惊讶的是，这种保护效应主要通过父系传递，且能跨越三代：当祖父代(E1)经历胁迫后，即使父代(E1N1)未受感染，孙代(E1N1E1)仍表现出更强的抗寄生能力。相比之下，母系传递仅局限在子一代。通过模拟寄生攻击的免疫诱导实验显示，经历胁迫父系的后代幼虫体内特化免疫细胞——片状血细胞(lamellocyte)数量激增7倍，这些扁平的血细胞能有效包裹寄生蜂卵形成黑化囊。这表明雄性生殖细胞可能通过表观遗传修饰（如DNA甲基化或小RNA）将免疫记忆"编码"并传递给后代。

研究采用的关键技术包括：1) 建立黑腹果蝇-寄生蜂多代感染系统（10代连续胁迫）；2) 通过单亲遗传实验解析父系/母系贡献；3) 机械诱导模拟寄生攻击结合免疫荧光染色（抗-myospheroid标记lamellocyte）；4) 跨代生存率统计分析与细胞定量。实验使用野生型Canton-S果蝇品系和Lb17寄生蜂品系。

主要研究结果包括：

【Effect of multigenerational parasitic stress on host survival】连续10代寄生胁迫使果蝇后代存活率持续高于对照组，证明寄生压力可诱导多代免疫记忆。

【Male parents effectively pass resistance to parasitic stress to their progeny】父系传递效果显著优于母系，经历胁迫的父系子代(E2)存活率达对照组的2倍以上，而母系效应仅维持一代。

【Resistance to parasitic stress is transgenerational】祖父代(E1)经历胁迫后，即使父代(E1N1)未受感染，孙代(E1N1E1)仍保持更高存活率，证实跨代表观遗传现象。

【Parasitic stress resistance is inherited as enhanced cellular immunity】胁迫父系的后代幼虫经诱导后，lamellocyte占比从对照组的2.4%升至18%，显示细胞免疫增强是生存优势的关键机制。

在讨论部分，作者指出这一发现拓展了"免疫启动"(immune priming)的传统概念，首次证明直接感染（而非单纯环境暴露）可诱导跨代表观遗传。雄性特异性传递模式暗示精子可能携带表观遗传信息，但具体分子机制仍需解析。研究也存在局限：未排除"低效感染"对结果的干扰，且lamellocyte数量在E3代有所下降，可能反映持续免疫激活的生理代价。这些发现为理解宿主-寄生协同进化提供了新视角——在DNA序列变异之外，表观遗传机制或许为宿主提供了更快速的适应性策略。

这项发表于《Environmental Epigenetics》的研究，不仅为无脊椎动物的跨代免疫记忆研究树立了新范式，更启示在气候变化加剧物种互作关系的当下，表观遗传机制可能在生物适应性进化中扮演比预期更重要的角色。未来研究可深入探索精子表观基因组修饰模式，或将为农业害虫防治和传染病防控提供新思路。