从卵生到胎生用了10万年——解开海洋蜗牛繁殖进化的基因之谜

来源: 能源网
2024-06-06 05:49:48

男人和女人差差男app「あの人も大好きだよ。いい人だね」  <a target='_blank' href='/'>中新社</a>记者 杨程晨yw6HTyHj-KAUyZKvJYIYHuYm2XiH-从卵生到胎生用了10万年——解开海洋蜗牛繁殖进化的基因之谜

  【今日视点】

  ◎本报记者 张梦然

  产卵,早在动物进化到陆地之前就已出现。这是卵生动物的繁殖模式。另一个与之相对的,随着动物越来越复杂而出现的繁殖模式,则是胎生。

  在新一期《科学》杂志上,奥地利科学技术研究所、英国谢菲尔德大学、瑞典哥德堡大学研究人员组成的国际研究小组,利用一只不起眼的海洋蜗牛——萨克斯滨螺,揭开了这个秘密。

  这种海洋蜗牛,在过去10万年内成功进化出了活产,也就是胎生。从漫长的进化史角度来看,10万年只是一眨眼的工夫,但这却是一个独特的揭示遗传奥秘的机会。

  一个物种一百多个名字

  海洋蜗牛是世界上被错误识别最严重的生物。

  英国《卫报》此前曾报道,几个世纪以来,科学家们不断将其描述为新物种或亚种,多达100多次。

  这种混乱一方面源于该物种会发生许多贝壳变异和栖息地变化。但最重要的是,萨克斯滨螺具有独特的繁殖模式。它已经进化出活产,而共享其栖息地的“近亲”海洋蜗牛们还在产卵。

  研究人员表示,几乎所有哺乳动物都会活产,这种功能伴随着它们的进化,已进行了大约1.4亿年。然而,在这项研究中,他们发现海洋蜗牛的活产不仅是完全独立进化的,而且还是在较近时间发生的。

  该团队同时还有另一个重要发现:向活产繁殖模式的转变,是由分散在蜗牛基因组中的大约50个基因变化引起的。

  一步步抛弃原有模式

  研究人员利用全基因组序列,推断了萨克斯滨螺和其他还在产卵的“近亲”的系统发育树,即进化“家谱”。

  令人大开眼界的是,活产是萨克斯滨螺与近亲们唯一的区别特征。但萨克斯滨螺似乎还没有形成单一的进化群体。这种繁殖策略和祖先之间出现的不匹配,最终使研究团队能将活产的遗传基础,与整个蜗牛基因组中的其他遗传变化区分开来。

  研究人员识别出了50个基因组区域,这些区域似乎共同决定了基因的主人是产卵还是直接活产。虽然目前还不确切知道每个区域的作用,但通过比较卵生和胎生的基因表达模式,研究人员将其中许多区域与生殖差异联系起来。

  最终他们发现,活产这样重大的变化,绝非什么戏剧性的骤然变化,而是通过10万年中的许多点滴突变,一步步积累进化而成。

  依然无法勘破的演化奥妙

  转为活产,使小小的海洋蜗牛能够扩散到新的栖息地。这些地方,一般的卵生动物是无法生存和繁殖的。诚然,这两种生育方式都能完成繁衍后代的任务,但它们的益处和代价却截然不同。为什么这些蜗牛又要进化出活产?好处究竟是什么?这依然是个谜。

  研究人员推测,这种转变可能还是出于自然选择对卵子的保护——卵子可以在母亲体内孵化。而卵生动物的卵子则更容易受到干燥、物理损坏和捕食者的影响。但奇怪的是,这样虽然解决了一定问题,但肯定会付出其他代价。因为活产意味着 对后代的“额外投资”,意味着母体在保护自身和保护后代之间“走钢丝”,这对海洋蜗牛的生理系统和免疫系统都提出了严格要求。此次研究发现的许多基因组区域,很可能也要参与应对这些挑战。

  从演化的角度,人们现在还勘不破其中的奥妙。

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