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「为什么我的孩子一点都不像我?」

两条莫莉鱼生下了一群鱼宝宝,跟着鱼宝宝年事渐长,鱼爸爸发现一个问题:为什么我的孩子跟她妈是一个模型里刻出来的,和我却一点都不像呢(Hubbs 1964)?

他的担忧不无事理,本来鱼爸爸(P.latipinna)和鱼妈妈(P.formosa)并不是统一个物种。跨物种婚恋让鱼爸爸实在没有平安感,细细考虑,孩子他妈可能出轨了。

· 图片来历:P. latipinna

· 图片来历:P. formosa

然而事实要复杂的多。鱼妈妈没有不忠,因为鱼妈妈的种群里满是雌性,找不着一个同种的来出轨,但鱼爸爸朴实的亲子判定也被证实是准确的,因为他的亲生孩子并没有担当他的DNA。

这种生殖体例被称作雌核发育(Sperm-dependent parthenogenesis/gynogenesis)。

雌核发育分歧于孤雌生殖(Parthenogenesis),孤雌生殖不需要雄性介入,雌性可以自立繁衍儿女,但雌核发育,生殖必需有精子介入。然而凡是以雌核发育体例滋生的种群几乎全数由雌性组成。

无奈之下,女儿国的雌鱼将魔爪伸标的目的了远亲,冲破了物种间的生殖隔离,借他们的精子用用。

精虫上脑的雄鱼欣然接管了雌鱼的挑逗,然而这笔买卖却并不公允,一旦卵子被精子激活,精子的DNA就被打包踢出了家门。他们配合的儿女全数都是雌鱼的复刻。在精子呼吁本身正当权益的时辰,卵子早已把精子视作贪得无厌的寄生虫(Spermparasite)(Janko, Eisner et al. 2019)。

那么问题来了,对雌性而言,孤雌生殖快速、便捷、自力、自立,为什么非要雄性来掺和一脚?对雄性而言,费尽心思地跨物种出轨,最后本身的DNA还没有被担当,何苦呢?

这等怪事发生的原因尚无定论,但至少一个性别要从中获利,这种滋生体例才可能存在。

对此有几种假说。

第一种,精子DNA可能少量插入了卵子DNA,可是因为手艺限制,我们没有发现。这样一来,雌性可以增添基因多样性,雄性好歹留了一点本身的种子。

第二种,少少数的精子在抵挡卵子大搏斗过程幸存,强行把本身的一套染色体组传了下去,形当作了三倍体的儿女。这样对雄性来说,仿照照旧是划算的(Lampert and Schartl 2008)。

第三种,这种生殖体例不不变,只是演化过程中的一条错路,很快就会被裁减。

有性滋生的本家儿要优势是可以或许快速整合好基因、扔失落坏基因,无性滋生的本家儿要优势是可以或许快速填满这个情况,而不仅仅是多繁衍。因为情况能承载的该物种的数目是有限的,可这种没有基因互换的有性滋生当作功堆积了两者的错误谬误(Schlupp2005)。

究竟结果,找其他物种借精子不确定性很大。

一种单性生殖的线虫(M. belari)开辟了新弄法:她们豢养了一批同物种的雄性以供取乐,交配后若是卵子丢弃了精子DNA,卵子会发育为和母亲染色体一样的雌性儿女;若是精子和卵子融合了,这颗受精卵则会发育为雄性。

于是,雌性和雄性的遗传物质是分隔传递的。女儿只会担当母亲的DNA,她们没有「父亲」这个概念。雄性是怙恃爱的结晶,可是他们的基因也永远不克不及传给下一代。雄性的数目凡是节制在10%以下,这就已经可以让整个种群有兴旺的滋生力。

不仅如斯,为了防止本身的性奴被其他种群操纵,母亲节制了儿子的择偶不雅,他们需要对亲姐妹有出乎平常的性趣(Grosmaire, Launay et al. 2018)。

· 线虫,非 M.belari

杂交发育(Hybridogenesis)也是跨物种爱恋,群体大大都是雌性,寻找异族的雄性婚配。

杂交发育的雌性比雌核发育的雌性多支出了一点真心,杂交发育的儿女基因型是杂交的,一半来自父亲,一半来自母亲,不像雌核发育的雌性所有的儿女基因型都和本身一样。

然而,固然她们没有褫夺伴侣做父亲的权力,却褫夺了他们做外祖父的权力。

研究人员发现一种满是雌性的鱼(P. monacha简称M),它们和另一种有性滋生的雄鱼(P. lucida,简称L)交配,儿女含有一半来自M的基因和一半L的基因。

然而,来自M的一半基因和M祖先身上的一半基因高度相似。若是他们是有性滋生的,M祖先的基因会在每一次繁育中被L稀释;若是她们是雌核发育的,那么儿女体内应该只有M的基因(Lavanchyand Schwandertanja 2019),这事实是怎么回事?

本来他们女儿的卵子里只含有来自母亲的DNA,没有父亲的。通俗的两性滋生,卵子中应含有来自怙恃两边各一半的遗传物质,可是杂交发育的儿女在发生卵子的时辰,把老爹的遗传物质毫不留情地扔失落了。

分歧宿世代的卵子里都100%是母亲的DNA。于是母亲的基因生生世世传递下去,在女儿身上有50%,孙女身上50%,重孙女身上50%,没有两性滋生带来的衰减(Shukerand Simmons 2014)。

在合作滋生的物种里,我们还发现了社会性杂交发育(Social hybridogenesis),经由过程统治生育来统治社会。

一种蚂蚁(C. hispanica)的蚁后可以无性滋生。发生和本身基因型不异的继任蚁后,和有生育能力的单倍体雄性。这些可育的儿女从基因来看都是纯正的本身人。

蚁后会和其他族系杂交形当作没有生育能力的工蚁,工蚁拥有来自父亲和母亲的各一半基因,蚁后使唤起工蚁也不像使唤本身纯亲生骨血那样心疼了,蚂蚁可有着奴役异族战俘的恶名。因为工蚁不克不及发生儿女,父亲的DNA就在这里断了(Leniaud, Darras et al. 2012)。

有雌核发育,对应的也有雄核发育(Androgenesis)。顾名思义,是指雌性和雄性交配,儿女却只担当了雄性的基因。这比雌核生殖少见,因为精子除了DNA啥都没有,所以必然要进入卵子才有可能发育。

到了别人的地皮,本身不被干失落就万幸了,还想着把卵子DNA给扫地出门?精子单枪匹马干不外卵子DNA,但若是精子里有两套染色体(Diploid)或者两个只有一套染色体的精子(Haploid)同时受精卵细胞,二打一就有可能绑架卵子。

有时强硬的卵子DNA没有法子被完全断根,甚至直接和精子融合当作三倍体。但这种环境占少数,雄核发育大都在无核卵细胞里实现(Schwanderand Oldroyd 2016)。

若是精子和卵子连系后,精子的遗传物质被扔失落,科研人员称精子是卵子的寄生虫(Sperm parasite);若是相反,精子把卵子的遗传物质挤走,科研人员则称精子绑架(hijack)了卵子。

从这些活泼的描述中我们可以想见,精子在科学史上是何等不受待见。

参考文献

Grosmaire, M., C.Launay, M. Siegwald, M.-A. Felix, P.-H. Gouyon and M. Delattre (2018)."Why would parthenogenetic females systematically produce males whonevertransmittheir genes to females?" bioRxiv: 449710.

Hubbs, C. (1964).Interactionsbetweena bisexual fish species and its gynogenetic sexual parasite, TexasMemorial Museum, The University of Texas at Austin.

Janko, K., J. Eisner and P.Mikulí?ek (2019)."Sperm-dependentasexualhybridsdetermine competition among sexual species." Scientific reports9(1): 722.

Lampert, K. and M. Schartl(2008)."The origin and evolution of a unisexual hybrid: Poeciliaformosa." Philosophical Transactions of the Royal Society B:BiologicalSciences363(1505): 2901-2909.

Lavanchy, G.andT.Schwandertanja (2019)."Hybridogenesis." Current Biology 29(1): R9-R11.

Leniaud, L., H. Darras, R. Boulayand S. Aron (2012)."Social hybridogenesis in the clonal ant Cataglyphishispanica." Current Biology 22(13):1188-1193.

Schlupp, I. (2005)."Theevolutionaryecology of gynogenesis." Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 36: 399-417.

Schwander, T. and B. P. Oldroyd(2016)."Androgenesis: where males hijack eggs to clone themselves." PhilosophicalTransactions of the Royal Society B: Biological Sciences 371(1706): 20150534.

Shuker, D. M. and L. W. Simmons(2014). The evolution of insect mating systems, Oxford University Press,USA.

文|王大可

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