科學家們在有史以來觀察到的最快速的進化適應例子之一中發現,薩摩亞薩瓦伊島上的雄性藍月蝴蝶(Hypolimnas bolina)在不到一年的10代內,對選擇性殺死雄性的細菌沃爾巴克氏體產生了抗性。
一個國際研究小組今天在《科學》雜誌上報道說,由於這種快速的適應,薩瓦伊島上的雄性蝴蝶數量從2005年到2006年間,從佔該島蝴蝶總數的1%躍升至39%。
沃爾巴克氏體是許多感染蝴蝶等節肢動物並僅選擇性殺死其中一個性別的細菌之一;它對另一個性別的作用是良性的。透過殺死幾乎所有受感染雌性的雄性胚胎,這種選擇性行為保證了所有雌性——幾乎是整個種群——都受到感染,從而最大限度地擴大了細菌的傳播。一些昆蟲,如瓢蟲,充分利用了這種困境,例如,透過生育同類相食的幼蟲;一窩雌性透過吃掉死去的雄性兄弟來增加食物供應。目前尚不清楚藍月蝴蝶是否也以某種方式利用了沃爾巴克氏體的感染,但“雌性在感染後似乎生長得更好,”倫敦大學學院的團隊成員生物學家西爾萬·查拉特說。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您將有助於確保關於當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在經歷了多年的性別比例失衡之後,大約在2005年,一種抑制基因透過一種尚未知的機制被引入了薩瓦伊島上的雌性藍月蝴蝶體內,這使得它們的雄性後代對沃爾巴克氏體產生了抗性。在一次驚人的適者生存演示中,少數具有抗性的雄性進行了廣泛的交配,而且由於抑制基因是一種顯性性狀,具有抗性的雄性數量激增。
幼蟲種群在不到一年的時間裡,從幾乎全是雌性變成了性別比例均等的混合種群。2001年和2005年對薩摩亞另一個島嶼烏波盧島的兩項研究的資料顯示,在中間的四年裡,性別比例也出現了類似的轉變,但由於它發生得如此之快,沒有人及時發現。事實上,該研究得出結論,鑑於沃爾巴克氏體只是眾多性別比例扭曲者之一,這種對極端種群壓力的快速進化反應在自然界中可能相當普遍。
但是蝴蝶並不是唯一能夠快速進化的生物。沃爾巴克氏體是否有可能反過來進化出對抑制基因的抗性,就像病原體在人類身上產生耐藥性一樣?“我們預測,細菌方面也可能存在遺傳變異,這將恢復它們的殺死雄性的能力,並使這場軍備競賽繼續下去,”查拉特說。該團隊目前正在努力回答這個問題和其他問題,其中包括尋找抑制突變的起源。