這些雄性䗛蟲並非“錯誤”

一些雌性䗛蟲無需雄性即可繁殖——但它們有一個秘密

A green insect on green leaf, shown against a back background.

Timema poppense,一個與這項新研究中䗛蟲相關的物種。

Moritz Muschick/謝菲爾德大學

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在加利福尼亞州中部各處的灌木叢和樹木中躲藏著某些無翅、棍狀的昆蟲,它們不需要雄性:Timema屬中的這些昆蟲幾乎全是雌性,並且透過創造自身的基因克隆進行無性繁殖,這個過程稱為孤雌生殖。

但是昆蟲學家偶爾會偶然發現雄性Timema昆蟲,它們似乎沒有繁殖功能。“我們最初假設雄性只是錯誤,因為單個X染色體的丟失可能導致卵發育成雄性,”生態學家蘇珊娜·弗雷塔斯說,她在瑞士洛桑大學工作期間領導了這項研究。

弗雷塔斯和她的團隊發現,罕見的雄性可能會與雌性進行不頻繁的交配。這種“隱秘性行為”將遺傳多樣性引入䗛蟲種群,並可能有助於它們的長期生存。該團隊的基因分析最近發表在《英國皇家學會B輯:生物科學》上。


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孤雌生殖(意為“處女分娩”)在無脊椎動物中很常見,甚至發生在某些種類的鳥類、蜥蜴和蛇類中。對於某些動物來說,當交配選擇有限時,這是一種最後的手段;對於另一些動物來說,這是它們唯一的繁殖方法。但是,透過克隆創造後代會導致遺傳多樣性降低,使種群容易受到有害突變的影響,並限制其適應環境變化的能力。

為了檢查䗛蟲的遺傳多樣性,研究人員從四個物種的八個Timema種群中的雌性和稀有雄性中提取了DNA。然後,他們追蹤了每隻昆蟲中各種遺傳標記的位置。這些標記在無性繁殖期間保持在染色體上,但在有性繁殖期間會與另一個個體的基因重新組合。

大多數後代的基因在遺傳上與它們的雌性父母相似。但是,兩個Timema物種的後代表現出更大的遺傳多樣性和更少的連鎖基因,表明存在隱秘的性關係。具有啟發意義的是,罕見雄性的基因譜與罕見性行為所預期的結果相符。

莫斯科斯科爾科沃科學技術研究院的進化生物學家奧爾加·瓦赫魯舍娃說,這一發現“加強了這樣一種假設,即許多以前被認為遠古無性的物種實際上參與有性繁殖或其他形式的基因交流”,她沒有參與這項新工作。

劍橋大學的作物科學家亞歷克西斯·L·斯珀林說,這些罕見的相互作用,也已知發生在小型甲殼類動物和水生無脊椎動物中,“可能有助於消除任何有害突變”,她也沒有參與這項新研究。她指出,許多農業害蟲,如蚜蟲、黃蜂和蒼蠅,都是無性繁殖的。斯珀林建議,隱秘性行為或類似的策略可能有助於這些害蟲茁壯成長——“但我們需要更多的研究來確定。”

Saugat Bolakhe 是一位自由科學記者。他曾在尼泊爾本科學習動物學,並在紐約城市大學克雷格·紐馬克新聞研究生院獲得碩士學位。他的作品曾發表在《大眾科學》、《自然》、《新科學家》、《量子雜誌》、《地球與空間科學》、《發現》、《可知》和其他出版物上。

更多作者:Saugat Bolakhe
大眾科學 Magazine Vol 329 Issue 5本文最初以“隱秘性行為”為標題發表於大眾科學 Magazine 第329卷第5期(),第19頁
doi:10.1038/scientificamerican1223-19
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