今年早些时候,美国自然史博物馆的一个团队把一个单性繁殖鞭尾蜥谱系中的七代和有性繁殖的鞭尾蜥做对比,比较了它们较易测量的性状,比如肚子上的鳞片,或者右腿上的孔。即使单性生殖的鞭尾蜥都具有完全相同的DNA,单性繁殖的蜥蜴展现出的生理多样程度和有性生殖的蜥蜴是一样的。 这怎么可能呢?其中一个原因是沙原鞭尾蜥一开始就是个杂交种。这一整个谱系都是两种近缘鞭尾蜥的杂交产物,它们显然在几千年前开展了一番啪啪啪大冒险。杂交种如果能存活,往往就能繁盛,想必是因为它们的双亲亲缘关系太远了:它们得到了两个不同物种的基因的好处,减少了继承两套不良隐性基因变体的可能性。
图片绘制:Tara Jacoby 或许因为双亲的错配,沙原鞭尾蜥生来就有三套DNA,这是路易斯·潘诺克(Lewis Pennock)在1965年发现的。不同于一般情况下每个细胞有两套基因组,沙原鞭尾蜥有两组来自母亲,一组来自不同种的父亲。对于任何给定基因,她可能都有三个稍显不同的版本,提高了其中某个能够派上用场的概率。“显然有一套额外的基因是一个优势,”鲍曼说,虽然这种蜥蜴具体如何调节控制那些额外的基因来利用它们的多样性,atv直播,这仍然是个谜。 染色体什么的 屯个三四五套,不嫌多 在一项2010年的研究中,鲍曼还发现鞭尾蜥用一套特殊的机制,来使这种基因多样性能连续多代保留下来。正常情况下,在有性繁殖的动物中,许多亲代DNA会在卵子和精子的形成中被“丢出来”:在基因组自我复制之后,配对的染色体会与相邻的染色体一一排列并“交叉”,互换DNA片段。比如说,在一个雌性体内,当她产生一个卵子的时候,源自她父亲的21号染色体的副本和源自她母亲的21号染色体副本重新组合。这一基因大洗牌在她的每一个卵子中都创造了一个她双亲基因组的独特组合。精子的形成也是一样。这就是为什么兄弟姐妹之间可能会如此不同——每个孩子得到的双亲基因遗传组合都不同。 与此同时,约有一半的双亲的遗传变异也丢失掉了。这对有性繁殖的物种不是问题,它们的卵细胞会和一个与其在基因上显著不同的精子细胞结合。但是对单性繁殖的物种来说就是坏消息了:当染色体在每一代重组和交叉互换的时候,越来越多的变异也丢失了,越来越多的基因有了同一变体的多个副本(等位基因)。最终,后代基因组里每个基因的等位基因都一样,使它们容易得到隐性遗传疾病。就好像被反复翻录的旧磁带一样,每次翻录都丢失掉一些些信息。
在那篇论文中,鲍曼解释了鞭尾蜥如何通过“定制”卵的形成过程来防止遗传变异的流失。当一个鞭尾蜥的卵形成时,基因组会把自身再次复制一遍。额外的DNA使得卵形成过程得以修改,让只有已经完全一致的染色体才会交换遗传物质。因为它们是一样的,重组和交叉互换不会有任何改变:产生的卵细胞中有一半DNA来自这只雌蜥蜴远古的雌性祖先,另一半DNA来自她远古的雄性祖先,而它很快会变成一个新生的鞭尾蜥宝宝。所有的遗传信息都保留给了下一代,一种无损失的繁殖形式。每一代单性生殖的鞭尾蜥就这样保留了其上一代的基因多样性。 而且,演化生物学家创造的数学模型显示,良性突变在以单性生殖为主的种群中实际上能传播得几乎一样快。有性繁殖只需要每10代或者20代才发生一次,它的好处似乎就达到极限了;正如最近的一篇论文所述,有性繁殖只需要实际发生次数的百分之五到十,就足够得到和每次都发生所相同的基因优势了。不过模型暂且不论,长期以来都没有太多直接的实验证据证明单性繁殖可以得到长远的成功。 (责任编辑:本港台直播) |