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地球上大多数的动物都有雄性和雌性之分 , 它们在繁殖的时候会结合并混合彼此的基因 , 这为后代的多样性创造了无限的可能 。 但地球上有这么一些物种 , 它们全是雌性 , 不用交配 , 而是通过克隆自己来进行繁殖 。
我们今天要说的瓦拉马巴蚱蜢 , 就是这些罕见的“孤雌生殖”物种中的一种 , 科学家们甚至为它去了个别名叫“处女座蚱蜢” 。 它们无需交配 , 不需要精子 , 只靠卵子就能发育成胚胎 , 这导致它们所有的个体都是雌性 , 它们生存在澳大利亚干旱的南部的灌木丛中 , 它们的世界犹如女儿国 。
最近发表在《科学》(Science)杂志上的一项新研究表明 , 处女座蚱蜢在大约250000年前是会交配的 。 这项长达18年的研究 , 揭示了处女座蚱蜢是如何变成无性繁殖的 , 以及这种变化是如何影响它们的生存和繁殖能力的 。
孤雌生殖之谜研究进化的生物学家经常把像处女座蚱蜢这样的孤雌生殖物种的罕见性 , 视为一个重大谜团 。 这是因为交配给动物繁殖带来了巨大的生存成本 。 首先 , 存在“双倍的交配成本”:生物的一半后代(雄性)无法单独产生自己的后代 , 因此这通常被视为“进化损耗” 。
此外 , 寻找配偶需要能量 , 动物在结合的过程中往往更容易受到捕食者的攻击 。 那么 , 如果不需要雄性 , 进行孤雌生殖 , 就可以完全避免上面这两点 。
那么 , 为什么地球上的动物不都进化成孤雌生殖呢 , 反而是雌雄并存的物种占了大多数呢?生物学家认为 , 主要原因与雌雄结合导致的基因混合或“重组”有关 。 这可以通过将有利的基因组合在一起加快适应速度 , 也有助于清除不良突变组合的群体 。
孤雌生殖物种没有这些过程:相反 , 物种的所有成员都有着几乎相同的基因 。 这意味着 , 当环境发生变化时 , 他们的适应能力可能会降低 。 更重要的是 , 孤雌生殖细胞可能积累有害的突变 , 从而降低其适应性 。 举个简单的例子 , 如果人类也是“孤雌生殖” , 那么当一个人的基因组发生突变 , 产生了某种色盲基因 , 她的后代将全是色盲 。
【25万年前,处女座蚱蜢为生存放弃交配,如此“内卷”使它躲过灭绝】但处女座蚱蜢似乎恰好相反 , 从有性繁殖到无性繁殖的转变 , 却让它们在250000年前适应了环境的变化 , 躲过了一次灭绝危机 , 让物种一直延续到如今 。 为什么能这样?这个谜团困扰了生物学界长达半个世纪 。
1962年 , 著名的进化生物学家和遗传学家迈克尔·怀特(Michael White)首次对这种蚱蜢进行了研究 。 怀特的小儿子尼古拉斯第一次发现它们是在澳大利亚新南威尔士州希尔斯顿镇附近 , 当时他注意到这个物种只有雌性 。
怀特后来发现 , 2000公里外的西澳大利亚州也有同样的物种 , 还有一种会进行有性繁殖的近亲物种(学名为W. whitei) 。 事实证明 , 处女座蚱蜢有一个杂交起源:在250000年前里 , 它是W. whitei和另一个学名叫W. flavolineata的杂交种 。
中间的是处女座 , 左右是它的亲本物种
如果孤雌生殖物种的遗传多样性通过两个亲本物种之间的重复杂交而增强 , 从而产生一大群不同的克隆 , 那么孤雌生殖物种可能具有优势 。 结合这两个物种的基因组也可能使孤雌生殖更加活跃 。
简单来说就是 , 孤雌生殖的处女座蚱蜢不能通过基因重组提高环境适应性 , 但它们是W. whitei和W. flavolineata的杂交种 , 这两种蚱蜢是有性繁殖的 , 它们可以通过基因重组来提高环境适应性 , 它们的杂交可以补充处女座蚱蜢的适应性 。 这样的“杂交优势”在其他动物身上也能体现出来 , 例如马和驴杂交产生了骡子 , 这种动物虽然不能产生后代 , 但它们比马和驴有更大的力量和耐力 。
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