在后代是纯克隆的生物中

 生命科学     |      2020-02-08 22:19

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在后代是纯克隆的生物中。在脊椎动物中无性繁殖的物种很少,使得亚马逊(Poecilia formosa)成为最大的例外。原产于德克萨斯州和墨西哥边境地区的小型鱼类不会产生任何雄性后代。雌性通过雌核发育无性繁殖,使它们的女儿成为自己的克隆。

在后代是纯克隆的生物中。这种类型的繁殖也意味着他们需要精子来触发克隆过程。所以亚马逊鼹鼠与密切相关的莫莉鱼配对以获得这种精子。精子细胞甚至可以穿透卵细胞;然而,没有雄性的DNA被掺入莫莉的蛋中。相反,鸡蛋完全破坏了雄性基因。

根据已有的理论,这个物种不应再存在。它应该在进化过程中长期灭绝,Manfred Schartl解释说。该生物化学家在维尔茨堡大学生物中心担任生理化学主席。Schartl与一个国际研究团队探讨了亚马逊莫利如何成功地生存下去。为此,研究人员对鱼类的基因组进行了测序,并将其与相关物种的基因组进行了比较。他们的研究结果发表在最新一期的自然生态与进化杂志上。

与既定理论相矛盾

在后代是纯克隆的生物中。有两个主要原因反对无性繁殖长期存活的物种:在任何基因组中都会发生有害的变化。在后代是纯克隆的生物中,这些缺陷会在几代人之间累积,直到没有更健康的个体, Schartl解释道。在卵子和精子细胞形成过程中染色体的数量减少一半时,可以很容易地消除这种缺陷,这些卵子和精子细胞在受精期间分别从母体染色体和父体染色体的一半进行重组。

另一个论点反对一个物种的长期存活,其后代是其母亲的克隆:这些物种通常不能像其性生殖对象那样迅速适应环境变化,Schartl说。因此,在几代人之间,他们应该处于进化的失败一方,这需要适者生存。

独特的遗传变异

为了回答为什么这个理论不适用于亚马逊molly的问题,科学家研究了他们的基因组以及两种相关的鱼类物种的性别。主要见解是:我们发现亚马逊地区几乎没有遗传变异的证据,而是一种独特的遗传变异和正在进行的进化过程的明显迹象,Manfred Schartl说,并且他继续解释特别是与免疫系统相关的基因在P. formosa的基因组中表现出高水平的遗传变异性。从这一点来看,该研究的作者得出结论,这种可变性与广泛的免疫反应相结合,这实际上促成了这样一个事实:亚马逊鼹鼠并不分享许多其他无性繁殖的物种的命运,即成为病原体的受害者。

进一步的研究结果

比较相关鱼种P. formosa,P。latipinna和P. mexicana的基因组表明差异很小。所有这三个都携带25,220个蛋白质编码的基因。

令人惊讶的是,P. formosa的基因组还包含雌性鱼不需要的基因,例如精子发生的基因,雄性的发育或卵子和精子细胞的减数分裂。

没有主要的遗传损害不能通过P. formosa仅在几代之前发展的事实来解释。从基因组内部看,这个物种可能在大约10万年前进化。随着新一代每隔三到四个月出生一次,自从P. formosa首次存在以来,这已经达到了大约500,000代,这比标准理论预测到灭绝的时间要长得多。顺便说一句,这也是智人可以回顾的几代人。

然而,P。formosa可能参与进化过程,但是,在天然发生的突变和竞争克隆的选择过程的范围内。在这方面,无性繁殖甚至证明对亚马逊有益:没有维持两性的费用,鱼群可以更快地生长并达到相当大的规模。

所有已知的无性繁殖脊椎动物都是杂种 - 两种P. latipinna和P. mexicana的标本是亚马逊molly的父母。因此,科学家们认为混合基因组是这些物种保持健康的驱动力。然而,这需要杂交基因彼此相容

  • 这种情况很少发生。

研究人员提出了一种名为稀有形成假说的新理论来解释无性繁殖物种生存的机会,以取代旧理论。根据这一理论,无性物种很少见,不是因为它们不如其他物种,而是因为杂交基因组的条件是如此特异,这对于生存和成功繁殖至关重要。