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长远来看,无性繁殖能帮动物取得胜利吗?

人们一直认为,如果没有有性繁殖动物物种要在很长一段地质时期内存活几乎是不可能的。近日,德国科隆大学、哥廷根大学、瑞士洛桑大学和法国蒙彼利埃大学的动物学家和进化生物学家首次在远古无性繁殖螨虫Oppiella nova身上证明了所谓的Meselson效应(证实某一物种为纯无性繁殖)。相关结果发表在《美国科学院院刊》上。

螨虫Oppiella nova

有性繁殖的巨大进化优势在于,父母可以提供两个不同的基因组,从而增加后代的遗传多样性。不过,虽然有性繁殖确保了两个基因组副本地持续“混合”,但个体内的两个基因组副本仍然非常相似。无性繁殖的物种也可能在进化过程中引入遗传变异,从而适应环境。然而,有性繁殖的缺乏及无性物种的“混合”导致两个基因组副本独立地积累突变,在个体内的演化也渐行渐远。Meselson效应描述了在纯无性物种的染色体组中发现的上述差异。洛桑大学生态与进化系的Tanja Schwander教授解释:“这听起来或许很简单,但在实际研究中,Meselson效应还从未在动物身上得到过证实。”

进化生物学家很难解释Oppiella nova这类远古无性动物物种的存在,因为从长远来看,无性繁殖似乎非常不利。这一只由雌性组成的物种也被称为“古代无性丑闻”,因为几乎其它所有动物都是有性繁殖。

要证明“古代无性丑闻”确实如假设的那样进行了无性繁殖(并且已经持续了很长时间)是一项非常复杂的工作,论文第一作者、洛桑大学的Alexander Brandt博士说:“可能存在某种未知的‘神秘’性交换或其他因素。例如,具有生殖能力的雄性可能被意外地繁育出来。理论上,纯无性繁殖至少会在基因组中留下一种特征痕迹:即Meselson效应。”

在实验中,研究人员收集了不同种群的Oppiella nova及其有性繁殖的近亲Oppiella subpectinata,并对其进行了遗传测序和分析。“这是一项艰辛的任务。”科隆大学动物研究所的Jens Bast博士说,“这些螨虫只有五分之一毫米大小,很难识别。”此外,基因组数据分析还需专门设计程序。

努力终有回报,研究人员最后成功证明了Meselson效应。Bast总结:“我们的研究结果清楚地表明,Oppiella nova专营无性繁殖。”这意味着,虽然完全无性繁殖的物种存活几率非常小,但也不是完全不可能。

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编译:灯丝 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《美国国家科学院院刊》

期刊编号:0027-8424

原文链接:https://phys.org/news/2021-09-animal-species-survive-successfully-sexual.html

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