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科学家发现独特三性别蠕虫 遗传规律令人大跌眼镜

生物技术 时间:2020-02-24 12:20:04 作者:莫敖坤
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研究人员发现了一种十分独特的蠕虫,它们的遗传方式与“普遍规律截然不同”。这类线虫是一种“三性别”生物,既有雄性、雌性,还有雌雄同体的情况。不过,它们最特殊的还要数繁殖方式。

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根据普通遗传规则,拥有XX染色体的雌雄同体线虫应该能生成分别含有一条X染色体的卵子和精子。但研究人员发现,它们产生的精子中有两条X染色体,卵子中却一条都没有。


三性别生物其实并不像你以为的那样罕见。“这在无脊椎动物中其实相当常见,”威廉玛丽学院生物系教授戴安·谢克斯(Dianne Shakes)指出。

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对这种名为Auanema rhodensis的线虫而言,雌性和雌雄同体线虫都有XX染色体,雄性则只有一个X,没有Y染色体。

雌雄同体的线虫既能自体繁殖,也能和雄性或雌性线虫进行异体繁殖。而在异体繁殖时,产生的后代均为雄性,这无疑与正常的遗传规律大相径庭。

三性别生物其实并不像你以为的那样罕见。

“这在无脊椎动物中其实相当常见,”威廉玛丽学院生物系教授戴安·谢克斯(Dianne Shakes)指出,“真正罕见的是能够自体繁殖的雌雄异体生物。比如说,蚯蚓就属于雌雄同体,但仍然要两条蚯蚓才能进行繁殖。这是由蚯蚓的繁殖方式决定的,它们并不是自育生物。”

谢克斯还补充道:“在有些生物中,如果‘配对中占领导位置的生物死亡’,另一方就会转换性别,成为新的‘领导’。”

对这种名为Auanema rhodensis的线虫而言,雌性和雌雄同体线虫都有XX染色体,雄性则只有一个X,没有Y染色体。

“它们有三种性别,”谢克斯指出,“有雄性,雌性,还有雌雄同体。雌雄同体的线虫身体结构与雌性相仿,但既能产生卵子,也能产生精子。”

研究人员称,A。 rhodensis线虫显然不遵从孟德尔提出的传统遗传规则。

“我们发现A。 rhodensis线虫的遗传方式与普遍规则大相径庭,尤其是它们处理X染色体的方式。”

谢克斯和同事们此前发现,雄性A。 rhodensis线虫负责产生精子的细胞能够设法只生成携带X染色体的精子。因此当雄性与雌性线虫交配时,后代均为雌性。

“这还不算最疯狂的。在本次新研究中,我们发现雌雄同体的线虫也有一套极为独特的遗传规律。”谢克斯指出。

根据普通遗传规则,拥有XX染色体的雌雄同体线虫应该能生成分别含有一条X染色体的卵子和精子。但研究人员发现,它们产生的精子中有两条X染色体,卵子中却一条都没有。

“我们还不清楚它们是怎么做到的,但这种遗传原理非常有意思。”谢克斯说道。

“这样一来,当雌雄同体的线虫进行自体繁殖时,它们的后代便主要是拥有XX染色体的雌性和雌雄同体线虫。”

“然而,如果雌雄同体的线虫与雄性线虫交配,它们产生的无X染色体的卵子与雄性线虫产生的含有1条X染色体的精子结合,生出的后代便只能为雄性。”

研究人员称,这种独特的线虫或许有助于人类基因学取得重大突破。例如,它可以帮助我们更好地理解染色体分离机制,甚至研究癌细胞的行为表现。

“如果染色体分离出现异常,大多数情况下都会导致胚胎在受孕前几周自然流产。”谢克斯说道。

“有时这样的胚胎也能存活下来、成功分娩。最著名的当属唐氏综合征,即患儿体内多了一条染色体。”

虽然雌雄同体拥有独特的优势,但研究人员表示,它们也存在一定局限。比如,自体繁殖的雌雄同体线虫无法像异体繁殖的生物那样,实现基因多样性。对线虫而言,这会使其幼虫期延长,性成熟也会因此推迟整整一天。

“考虑到整个过程不过三四天,一天算得上很长了。”谢克斯说道。

拥有三种性别还可帮助该物种适应多种环境。

在环境严苛时,它们会倾向于繁殖更多雌雄同体线虫,因为它们生存能力更强,可以在其它有食物的地方建立新的领地。

谢克斯表示,人们只在野外观察到过两次这种线虫,一次是在康涅狄格州,另一次是在弗吉尼亚州的阿巴拉契亚山脉。

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