科學家發現全新動物:三性別 遺傳規律令人大跌眼鏡

2020-12-05 快科技

研究人員發現了一種十分獨特的蠕蟲,它們的遺傳方式與「普遍規律截然不同」。這類線蟲是一種「三性別」生物,既有雄性、雌性,還有雌雄同體的情況。不過,它們最特殊的還要數繁殖方式。

雌雄同體的線蟲既能自體繁殖,也能和雄性或雌性線蟲進行異體繁殖。而在異體繁殖時,產生的後代均為雄性,這無疑與正常的遺傳規律大相逕庭。「這在無脊椎動物中其實相當常見,」威廉瑪麗學院生物系教授戴安·謝克斯指出,「真正罕見的是能夠自體繁殖的雌雄異體生物。比如說,蚯蚓就屬於雌雄同體,但仍然要兩條蚯蚓才能進行繁殖。這是由蚯蚓的繁殖方式決定的,它們並不是自育生物。」

謝克斯還補充道:「在有些生物中,如果『配對中佔領導位置的生物死亡』,另一方就會轉換性別,成為新的『領導』。」對這種名為Auanema rhodensis的線蟲而言,雌性和雌雄同體線蟲都有XX染色體,雄性則只有一個X,沒有Y染色體。

「它們有三種性別,」謝克斯指出,「有雄性,雌性,還有雌雄同體。雌雄同體的線蟲身體結構與雌性相仿,但既能產生卵子,也能產生精子。」研究人員稱,A。 rhodensis線蟲顯然不遵從孟德爾提出的傳統遺傳規則。「我們發現A。 rhodensis線蟲的遺傳方式與普遍規則大相逕庭,尤其是它們處理X染色體的方式。」

謝克斯和同事們此前發現,雄性A。 rhodensis線蟲負責產生精子的細胞能夠設法只生成攜帶X染色體的精子。因此當雄性與雌性線蟲交配時,後代均為雌性。

「這還不算最瘋狂的。在本次新研究中,我們發現雌雄同體的線蟲也有一套極為獨特的遺傳規律。」謝克斯指出。根據普通遺傳規則,擁有XX染色體的雌雄同體線蟲應該能生成分別含有一條X染色體的卵子和精子。但研究人員發現,它們產生的精子中有兩條X染色體,卵子中卻一條都沒有。

「我們還不清楚它們是怎麼做到的,但這種遺傳原理非常有意思。」謝克斯說道。「這樣一來,當雌雄同體的線蟲進行自體繁殖時,它們的後代便主要是擁有XX染色體的雌性和雌雄同體線蟲。」「然而,如果雌雄同體的線蟲與雄性線蟲交配,它們產生的無X染色體的卵子與雄性線蟲產生的含有1條X染色體的精子結合,生出的後代便只能為雄性。」

研究人員稱,這種獨特的線蟲或許有助於人類基因學取得重大突破。例如,它可以幫助我們更好地理解染色體分離機制,甚至研究癌細胞的行為表現。「如果染色體分離出現異常,大多數情況下都會導致胚胎在受孕前幾周自然流產。」謝克斯說道。「有時這樣的胚胎也能存活下來、成功分娩。最著名的當屬唐氏症候群,即患兒體內多了一條染色體。」

雖然雌雄同體擁有獨特的優勢,但研究人員表示,它們也存在一定局限。比如,自體繁殖的雌雄同體線蟲無法像異體繁殖的生物那樣,實現基因多樣性。對線蟲而言,這會使其幼蟲期延長,性成熟也會因此推遲整整一天。

「考慮到整個過程不過三四天,一天算得上很長了。」謝克斯說道。擁有三種性別還可幫助該物種適應多種環境。在環境嚴苛時,它們會傾向於繁殖更多雌雄同體線蟲,因為它們生存能力更強,可以在其它有食物的地方建立新的領地。

謝克斯表示,人們只在野外觀察到過兩次這種線蟲,一次是在康乃狄克州,另一次是在維吉尼亞州的阿巴拉契亞山脈。「有意思的是,我們並不清楚它們在野外環境中會做些什麼,」謝克斯說道,「這方面的研究並不多,但有一些跡象表明,它們在野外環境中會產生更多的雌雄同體。」

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