当前位置:beat365手机版官方网站 > beat365正版网站首页 > 交配还能不止两种性别?真菌交配对象可达成千上万种类型

交配还能不止两种性别?真菌交配对象可达成千上万种类型

作者: beat365手机版官方网站|来源: http://www.idongjiao.com|栏目:beat365正版网站首页
文章关键词:

beat365手机版官方网站,交配型

  谈到生理性别,人们通常会想到雄性和雌性两种。但事实上,在演化产生精子和卵子,并产生显著的体积结构区别之前,生物是不能用性别区分的。这对很多菌类、藻类以及原生动物也同样成立。但它们有的不是性别上的不同,而是交配型的差异。它们的生殖细胞结构大多相似,只有分子层面的区别。并且,这些交配型通常并不是成双成对的。

  澳大利亚新南威尔士州的裂褶菌(Schizophyllum commune)。裂褶菌有惊人的23000多种交配型,这也让科学家好奇,为什么绝大多数生物都只有两种交配型?(图片:Steve Axford)

  例如,一种社会性阿米巴虫——盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum)就有三个交配型,每一种都可以与其他两种交配。白色小鬼伞(Coprinellus disseminatus),一种白伞盖的蘑菇,则有143种交配型。同样,每一种都能与其他142种交配型交配。伞状多毛的裂褶菌(Schizophyllum)甚至有超过23,000种交配型,不过这种过于复杂的繁殖配型意味着并非所有交配型之间都能随意交配。

  然而大多数物种都只有两个交配型。巴斯大学的George Constable和苏黎世大学的演化生物学家Hanna Kokko试图找出原因。在上个月《自然-生态与进化》杂志的一篇论文中,他们构建了一个仅包含三类基础生态元素的模型:突变率、种群数量以及交配频率,并以此为基础,预测一个物种能产生几种交配方式。他们的研究不仅揭示了交配型的生物学基础,还促进了我们对两性演变过程的认知。

  许多科学家认为交配型起源于生命出现的早期,以避免同系繁殖对种群的不利影响。如果生物与不匹配的交配型或同种交配型性交,通常不会产生后代。

  在这种逻辑下,生物拥有的交配型应该越多越好。如果只有两种交配型的话,对任何个体而言,种群中只有一半的个体能成为潜在交配对象。如果有三种交配型,交配对象则上升到了三分之二,所以越多交配型越好。如果基因突变带来了一个新的交配型,它将能与种群中所有其他个体交配。这样一来,种群将能更快更多地产生后代,增加种群数量。直觉告诉我们交配型该这样不断增长,直到成千上万。。

  然而,现实中的交配型很少达到爆炸性数量,目前对此的主要猜想是,这样能保持物种稳定性。只拥有两种交配型是一种更优的选择:包括性讯息传递网络更简化,父母传递细胞器的分类系统也更简单。但这一理论无法解释很多例外。就在这时,Constable忽然灵光一现:“一直以来我们都默认生物总是在频繁地交配着。”这一假设使得他对物种演化的预测产生巨大的变化,因为在生物不交配的时候,交配型就会变成一种中性特质:随机事件会使一些交配型的个体占主导地位,而另一些交配型消失。

  根据这一模型,依靠频繁的交配来产生大量后代的物种可以拥有更多交配型,而交配频率低的物种则不能。Constable和Kokko想知道,根据该模型,只支持两种交配型的生物交配频率应该有多低。结果是:非常,非常低,几千代里才有一次。

  Constable说:“一开始我觉得很失望,这个结果看起来太低了。”但当他和Kokko寻找自然界的案例时,却发现该模型很可靠。“这就是它的美丽之处。”慕尼黑大学的演化生物学家Bart Nieuwenhuis说。阿米巴虫、很多真菌等只有两种交配型的生物通常很少交配,它们更多地采用更省时省能的无性繁殖:有些酵母可能每1000到3000代才会交配一次,当环境太恶劣时,它们才会选择混合基因的方式来演化出有利特质。

  同时,Constable告诉我们,那些有成百上千个交配型的生物,都是“性活跃度最高的真菌”。他的模型还能解释其他一些性行为模式,例如有些物种能转变它们的交配型,或者能与同性交配繁殖。悉尼大学的演化生物学家Jussi Lehtonen说:“这个模型从个体生物学的角度,解决了一个长期以来的谜团,并且答案也很简单。”

  Kokko还提到,我们生物学实验基础建立在少数几种模式生物上(例如小鼠、果蝇、大肠杆菌),这让我们对生命界的多样化了解并不完整,包括很多非常基础的生理功能。“研究者们在理解多样化的时候缺乏远见,并非所有生物都符合我们熟知的定理。”Kokko在邮件里写道。她希望她的研究能带动更多“非正统”物种的实验研究。将来科学家们也能通过对特定物种交配机制的研究,包括信息素传递和细胞器遗传等,来完善她的模型。

  这些生命法则或许还能帮助我们理解熟知的生物特征。法国里尔大学的生物学家Sylvain Billiard说:“我们能看到,两种交配型的出现是雄性和雌性演变的开端。”Constable和Kokko的模型或许能提示促使这一现象发生的基础条件。Nieuwenhuis猜测,由于只有在性交繁殖的速率较慢时才会产生两种交配型,因此难以找到交配对象可能造成了最初向两性的演变。为了让自己能更容易与另一交配型结合,配子体积也在变小,这也是如今性别特征发展的开端。

  Nieuwenhuis试图在自己的实验室中,让裂殖酵母产生第三种交配型,使其能与现存的其它两种交配。“但这有些困难。”他说道。目前为止他还没有取得成功的结果。Constable还认为,他的研究可以有更直接的应用。在一种容易感染农作物的致病菌里,有一种交配型带来的破坏尤其严重,而决定这种交配型的基因或许与它对杀菌剂的抵抗力有关。这两种特征为何相关?如果能解决这一问题,也许能减缓或防治农作物的枯萎。日内瓦大学的博士后Zena Hadjivasiliou说:从某种程度上来说,Constable和Kokko的发现源自简单的直觉。有时,最棒的研究恰恰来源于这种灵感,

文章标签: beat365手机版官方网站 ,交配型
上一篇:激变是什么意思 激变在线翻译 激变什么意思 激变的意思 激变的翻译 激变的解释 激变的发音 激变的同义词 激变的反义词     下一篇:研究纖毛虫交配型的方法简介



热门文章

经典文章




相关文章

Tags标签