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25万年前的昆虫挑战进化论

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(纳闻记者李文瑞报导)

墨尔本大学的研究人员发现,在对一种古老的澳大利亚蚱蜢物种的研究揭示了对动物王国的新见解后,目前对进化的理解可能并不正确。

研究人员发现,采用孤雌生殖的 W. virgo(一种可以在不受精的情况下将卵子发育成胚胎的物种的雌性繁殖形式)与其有性生殖的亲属一样成功。

该研究论文的主要作者迈克尔·科尔尼教授在墨尔本大学的新闻发布会上表示,该研究的发现很重要,因为它们挑战了当前对进化理论的理解。 今天的进化论表明,有性生殖比孤雌生殖更有优势。

“地球上的大多数物种都有两种性别,雄性和雌性,它们在繁殖时会混合它们的基因。 这种繁殖方法被认为可以增加物种的遗传多样性和生态成功,”科尔尼说。

“理论上,孤雌生殖物种应该遭受寄生虫和大量不良突变的困扰。 与其他有性繁殖的蚱蜢相比,我们的研究发现 W. virgo 没有劣势。”

“事实上,与它的性亲属不同,W. virgo 甚至成功地从澳大利亚西部传播到东部。”

该论文的合著者 Ary Hoffmann 教授还指出,通过男女互动进行繁殖可能会产生成本。

“寻找配偶需要时间和精力,并且会增加捕食的风险。 如果我们可以消灭雄性并且仍然有可行的后代并且该物种蓬勃发展,那么我们为什么还要为性而烦恼呢?” 霍夫曼说。

照片 澳大利亚出现了一些孤雌生殖物种。 (全球蚱蜢)进化论中的有性生殖目的

W. virgo 是一种绿色的“火柴棍”蚱蜢——一种无翅的蚱蜢亚科——原产于澳大利亚,仅限于澳大利亚。 它包含大约 250 种,因其火柴棍状的外观而得名。

科尔尼在给《》的一封电子邮件中说,理论上成功的蚱蜢类型的克隆会产生不良突变和寄生虫倾向,因为它们无法通过雄性-雌性繁殖来改变基因。 无法改组基因意味着随着时间的推移,一个物种的环境可能会发生变化,使其无法通过进化跟上。

“寄生虫和疾病可以迅速进化,关于性优势的一个想法是它可以让物种迅速进化出新的防御机制来对抗它们。”

科尔尼说,克隆它的另一个问题是突变继续以“棘轮样方式”增加。

“有性繁殖的物种可以将两种不同的不良突变结合到一个个体中,当个体死亡时,突变会从基因库中消失,”他说。

“孤雌生殖物种无法做到这一点,因此它们会更快地积累大量不良突变。 从长远来看,我们可能预计这些问题会成为孤雌生殖物种的问题。”

“但在我们研究的蚱蜢中,尽管我们估计它的年龄为 250,000 年,但还没有证据表明它会发生这种情况,”他继续说道。

照片 蓝脚鲣鸟会进行交配仪式。 (Colossus Productions/nWave Pictures)Warramaba 处女座的历史

研究人员检查了 W. virgo 的 1500 多个遗传标记,以评估该物种的遗传多样性,并发现与其有性繁殖的亲属相比几乎没有变异。

“该物种似乎是从一个非常成功的克隆进化而来的,”他说。

Kearney 和 Hoffman 撰写的 Pursuit 文章称,从蚱蜢体内积累的突变的数量和性质来看,该团队估计克隆体是在大约 25 万年前创造的。 W. virgo 缺乏变异表明该物种是通过 W. whitei 蚱蜢和 W. flavolineata 蚱蜢之间的种间繁殖的单一案例创造的。

研究小组已经对该物种进行了 18 年的研究,但自 1962 年生物学家和遗传学家迈克尔·怀特教授的儿子发现它以来,就开始对这种蚱蜢进行研究。 怀特的儿子尼古拉斯在新南威尔士州希尔斯顿镇附近发现了这只蚱蜢,并告诉他的父亲他找不到任何雄性。

怀特证实该物种是孤雌生殖,并确定该物种存在于距离希尔斯顿 2000 公里的西澳大利亚。

该物种栖息在澳大利亚干旱地区的南部,在夏季以当地植物如 mulga 树以及其他灌木和灌木为食。

澳大利亚西北部偏远的金伯利地区。  “山丘后面有钻石!”  (由沃尔莱因哈特提供) 澳大利亚西北部偏远的金伯利地区。 (由 Wal Reinhart 提供)为什么有性生殖如此普遍

尽管在澳大利亚确实有少数物种通过孤雌生殖进行繁殖,但总的来说,孤雌生殖物种非常罕见。

“我们的研究表明,这种稀有性很可能是由于对起源的限制而不是迅速灭绝,”科尔尼说。

研究人员试图通过将 W. whitei 和 W. flavolineata 一起繁殖来繁殖 W. virgo,但所创造的杂交物种并没有发展出孤雌生殖。 科尔尼和霍夫曼说,孤雌生殖可能是一种极其罕见的现象,一般来说,因为杂交状态足以干扰正常的卵子发育过程。

然而,The Conversation 中的一篇文章提出了另一种解释,表明孤雌生殖如此罕见的原因是有性生殖的久坐性质。 这篇文章讨论了有性生殖不是更常见的可能性,因为它是更好的策略,而是因为一旦发展就很难摆脱这个过程。

照片 人类孤雌生殖成为现实的可能性不大。 (Jacob Lund/Shutterstock)人类和孤雌生殖

尽管蚱蜢超越了男性,但人类男性可以轻松呼吸; 智人孤雌生殖成为现实的可能性很小。

科尔尼说,哺乳动物比昆虫更不可能无性繁殖,因为它们有一种叫做“基因组印记”的东西。 他说,基因组印记是某些基因除非在女性环境中才会开启,而其他基因除非在男性环境中才会开启。

“因此,胚胎不能通过一个卵子或两个融合卵的孤雌生殖发育,因为并非所有成功发育所需的基因都已开启,”科尔尼说。

“它可以作为一种内在的‘保护’,防止进化中的孤雌生殖,尽管尚不清楚为什么基因组印记会进化。”

此外,Kearney 和 Hoffman 表示,未来对有性生殖的任何研究都应该探索是什么阻止了它的丢失,而不是纯粹的优势。

研究结果发表在《科学》杂志上。

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