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北美母蝾螈进化出让整个群体维持同性的方法

母蝾螈会从其他种类的公蝾螈身上窃取DNA。 PHOTOGRAPH BY ZAC HERR

母蝾螈会从其他种类的公蝾螈身上窃取DNA。 PHOTOGRAPH BY ZAC HERR

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Carrie Arnold 编译:林品竹):一群北美母蝾螈已经进化出让整个群体维持同性的方法。少了公的,一群母蝾螈仍旧可生存下去,而且还繁衍旺盛。

北美洲东北部有些钝口螈(Ambystoma )完全不需雄性就能繁殖,它们能复制自己来延续下一代。许多科学家认为这条路行不通,因为缺乏新鲜的雄性基因会弱化雌性个体。但新的研究结果却显示并非如此。

某科学团队特地研究蝾螈的断尾现象,当它们遇敌或是其他意外而让尾巴断裂时,失去的部分会很快长回来。

当科学家比较全雌性的钝口螈种类,以及雌雄皆有的钝口螈种类尾巴再生速度时,发现到单一性别种类的尾巴再生速度快上1.5倍。

俄亥俄州立大学生物演化学家罗伯‧丹顿(Rob Denton)说:「再生能力很吸引人,但我们不清楚这种能力有多么的多样化。这些研究发现揭示了,钝口螈的再生能力远比人们想像的还复杂许多。」

窃取DNA

早在六百万年前,可自体选殖(self-cloning)的钝口螈就演化迄今,这种生活方式必定有其优势,丹顿说「不然它们也无法让整个种族延续了这么长的一段时间。」

全雌性的钝口螈从其他种类的钝口螈公蝾螈留下的精液中窃取DNA,但并非用来让自己的卵受精,而是直接将其纳入自己的基因组中。

这代表某些母钝口螈并不像大部分动物那样拥有一套成对的染色体,而是多倍体。而这些多出来的基因组通常都不属于自己原生种类。

东密西根大学研究钝口螈的生物演化学家凯萨琳‧格林沃德(Katherine Greenwald)称自己是「蝾螈界的莫瑞‧波维奇(Maury Povich,美国著名洒狗血节目主持人)」,因为她专门找出这些同性钝口螈到底是从哪些物种身上取得基因组。

俄亥俄州大学生安德‧莫妮卡‧莎库奇(Enter Monica Saccucci)根据先前的研究中得知,带有额外基因组的蜗牛,身体失去部位再生的速度明显较快。虽然多的DNA代表得复制更多基因,但它们拥有足够的蛋白质去进行这些事情。

为了证实同样的情况可以套在蝾螈身上,莎库奇搜集了全雌性钝口螈和小嘴蝾螈的蛋,并在实验室中饲养它们直至成体。这些全雌性蝾螈有三组不同的复制基因组,其中一组源自于蓝点蝾螈,另外两组来自杰斐逊钝口螈。她将实验室中12只蝾螈的尾巴移除,并测量再生时间。

研究进展

根据《动物学期刊》(the Journal of Zoology)最近的一篇研究指出,前三周两组蝾螈尾巴再生的速度相当。于是研究者提供蝾螈们更营养的饮食,以达到接近在野外时的标准。之后全雌性蝾螈尾巴的再生速度显著提升,约是小嘴蝾螈的1.5倍。

主持蜗牛再生能力研究的爱荷华大学演化生物学者茉林‧内曼(Maurine Neiman,)说,「这是个很棒的实验。他们比较何种特征较能在大自然的环境中胜出,很多研究不太会这么做。」。

格林沃德和内曼都指出,该研究的关键限制之一是,研究员并未比较全雌性蝾螈和具成对基因组的蝾螈,这两者间的再生速率。这使得找出造成再生速率差别的原因更加困难:究竟是无性繁殖造成的,或是基因组的倍量,或是先天复制基因组的速率差异造成的呢?

内曼说尽管如此,「这仍是伟大的第一步……基因组的倍数仍然是最根本的特征之一,而我们仍然不知道为何许多物种的基因是成套的。」





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