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澳洲观察 发表于 2022-6-5 08:58:22 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
澳洲观察
2022-6-5 08:58:22 326 0 看全部
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这只澳大利亚蚱蜢在 25 万年前就放弃了性行为,现在一切都很好

Michael Kearney, Ary Hoffmann, The University of Melbourne

地球上的大多数动物都有两种性别,雄性和雌性,它们在繁殖时结合并混合它们的基因。我们已经习惯了这种情况,以至于没有性行为而是通过克隆繁殖的全雌性物种的存在令人惊讶。
美丽的绿色蚱蜢Warramaba virgo是这些罕见的“孤雌生殖”物种之一,在这种物种中,卵子可以在没有受精的情况下发育成胚胎。它生活在澳大利亚干旱区的南部,夏季以mulga树和其他灌木和灌木为食。
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在过去的 18 年里,我们研究了这些蚱蜢,以了解它们如何发展出无性繁殖,以及这种变化如何影响它们的生存和繁殖能力。
我们发表在《科学》杂志上的新研究表明, W. virgo大约在 250,000 年前由两种不同有性繁殖的蚱蜢杂交而成,而放弃性行为似乎对它们没有任何负面影响。
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孤雌生殖之谜
研究进化的生物学家经常认为像W. virgo这样的孤雌生殖物种的稀有是一个主要难题。
这是因为性给动物繁殖带来了巨大的成本。首先,存在“性的双重成本”:半个生物的后代(雄性)无法单独产生自己的后代,因此通常被视为“进化浪费”。
此外,寻找配偶需要精力,而交配的动物往往更容易受到捕食者的攻击。消除雄性也就免除了这些缺点。
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那么为什么性存在呢?生物学家认为,主要原因与性别导致的基因混合或“重组”有关。这可以通过将有利的基因组合聚集在一起来加快适应速度,还有助于清除不良突变组合的群体。
孤雌生殖物种没有这些过程:相反,该物种的所有成员都具有几乎相同的基因。这意味着当环境发生变化时,他们的适应能力可能会降低。更重要的是,孤雌生殖可能会积累不良突变,从而降低它们的适应性。
但这些成本是真实的吗?它们会导致任何碰巧形成的孤雌生殖迅速灭绝吗?
W. virgo 的秘密是什么?
在过去的 18 年里,我们一直在W. virgo中调查这些问题。
1962 年,著名的进化生物学家和遗传学家迈克尔怀特首次研究了这种蚱蜢。怀特的小儿子尼古拉斯首先在新南威尔士州希尔斯顿镇附近发现了它们,当时他指出只能找到特定物种的雌性。
怀特接着表明,在西澳大利亚 2,000 公里外也存在相同的物种,还有一种有性物种(最近命名为W. whitei)。
W. virgo原来有一个杂交起源:W. whitei和另一个物种W. flavolineata之间的杂交,数千年前。

如果两个亲本物种之间的重复杂交提高了其遗传多样性,从而产生了不同克隆的军队,那么孤雌生殖物种可能具有优势。结合这两个物种的基因组也可能使孤雌生殖更有活力。
这种“混合动力”确实发生在一些动物身上,比如骡子(马和驴的杂交)。骡子的力量和耐力比它的亲本要大得多。
会不会是W. virgo的混血血统产生了一支与有性亲属相比具有特殊能力的多样化克隆军队,或者是一个具有高水平活力的混血?
放弃性生活的好处很少,但也没有坏处
这些问题的答案是响亮的“不”!
我们检查了W. virgo中的1,500 多个遗传标记,发现与亲本相比,孤雌生殖几乎没有变化。
这清楚地表明,W. whitei和W. flavolineata之间只有一个杂交交配首先负责产生W. virgo。根据W. virgo中发生的突变的数量和性质,我们估计交配发生在大约 250,000 年前。
我们还表明,孤雌生殖在一系列生理特征上与其亲本物种相比没有优势,包括对热和冷的耐受性、新陈代谢率、它们产卵的数量、卵的大小、成熟需要多长时间以及如何他们长寿。
与此同时,W. virgo自然产生的雌性后代数量是有性物种的两倍。尽管低适应度突变在该物种中积累了 250,000 年,但它仍保留了其两倍于有性物种的优势。
我们的研究得出的结论是,W. virgo已经成为孤雌生殖,但没有代价。与其母种不同,它还成功地从澳洲西部一路传播到东部。

为什么没有更多的物种放弃性?
那么,尽管有两倍的繁殖成本,为什么我们到处都能看到有性物种呢?我们怀疑首先要发展孤雌生殖一定非常困难。
事实上,我们已经尝试过尝试杂交产生W. virgo的相同有性物种,并且只创造了一些杂交种,没有一种能够产生后代。杂交状态可能足以干扰卵子发育的正常过程,从而使孤雌生殖在更普遍的动物中成为一种极为罕见的现象。
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我们认为未来对有性生殖悖论的研究应该集中在防止性丧失的障碍上,而不是仅仅关注性的优势。


来源:The Conversation

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