無需性行為:全雌蜥蜴物種交叉染色體繁殖後代

這些西南部蜥蜴的無性繁殖不再是秘密

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自 20 世紀 60 年代以來,科學家們就知道,某些鞭尾蜥蜴物種對雄性的需求甚至比魚類需要腳踏車還要少。這些來自墨西哥和美國西南部的所有雌性蜥蜴物種(Aspidoscelis 屬)無需雄性受精也能成功繁殖優良的後代。

但是,它們以及其他 70 種以這種方式繁殖的脊椎動物是如何做到這一點的,而沒有通常由無性繁殖導致的遺傳單調性和疾病易感性?“這仍然不清楚”,並且“一直是許多猜測的話題”,一組旨在回答這個問題的研究人員報告說。他們的研究結果於 2 月 21 日線上發表在 Nature 雜誌上。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)

堪薩斯城聖沃斯醫學研究所的副研究員兼該研究的合著者 彼得·鮑曼 解釋說,這些蜥蜴和其他“孤雌生殖物種在基因上是隔離的”。科莫多巨蜥錘頭鯊 等多種物種在必要時會進行無性繁殖,但有些物種,如這些小蜥蜴,則別無選擇。“它們無法交換遺傳物質,而這種遺傳交換的喪失對它們在不斷變化的環境中是一個主要的劣勢,”他說。除非動物能夠重組它們已經擁有的 DNA,否則它們將產生染色體組相同的後代,其中任何遺傳缺陷,如疾病易感性或身體突變,都無法被來自配偶的外部遺傳物質所覆蓋。

鮑曼及其團隊的新研究表明,這些蜥蜴透過以兩倍於有性繁殖的同類染色體數量開始繁殖過程來保持遺傳豐富性。這些獨身的物種是由不同的有性物種雜交產生的,這個過程在一開始就賦予了孤雌生殖蜥蜴大量的遺傳多樣性。研究人員發現,這些物種可以透過從不配對它們的同源染色體(就像有性物種透過從每個親本獲取一組染色體那樣),而是透過組合它們的姐妹染色體來維持這種多樣性。“姐妹染色體對之間的重組維持了整個染色體的雜合性”,該研究的作者指出,該研究由 鮑曼實驗室的博士後研究員阿拉塞利·盧特斯領導。

鮑曼說,這項至今在爬行動物世界中尚未得到證實的發現意味著“這些蜥蜴有一種區分姐妹染色體和同源染色體的方法”。它們是如何做到的?這是該小組目前正在調查的事情。

另一個很大的未知數是蜥蜴最初是如何最終獲得雙倍染色體數量的。鮑曼懷疑這可能發生在兩輪複製過程中,或者如果兩個性細胞在分裂過程開始前結合力量。

儘管無性繁殖可能看起來很無聊——而且如果做得不好,可能會產生有問題的遺傳結果——但鮑曼指出,它也有其好處。“如果只需要一個個體,你就會大大增加在新棲息地定居的機會,”他說,並以婆羅門盲蛇(Ramphotyphlops braminus)為例,這是另一種孤雌生殖物種。“如果她有一種無需雄性幫助就能繁殖的方式,那將是極大的優勢。”的確如此——婆羅門盲蛇已經殖民了六大洲。

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