研究揭示了性进化的原因

加入我们的科学爱好者社区!


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来有关塑造当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。


大多数生物在繁殖时只传递一半的基因,将其基因组与另一个生物的基因组混合。有性生殖不仅将个体对下一代的贡献减半,还会导致各种麻烦和开销。因此,科学家们长期以来一直想知道为什么性最初会进化出来。正如加州大学圣巴巴拉分校的生物学家威廉·R·赖斯所说:“我的儿子只继承了我一半的基因;另一半来自他的母亲……但是,如果我是一个无性繁殖的雌性,我的后代将携带我所有的基因组。我会将两倍的基因传递给下一代。”现在,《科学》杂志最新一期发表的一项研究提供了新的见解。

关于有性生殖进化的流行解释认为,基因的有性重组允许有益的突变更快地积累,并且有助于限制有害突变的传播。赖斯和加州大学圣巴巴拉分校的同事亚当·K·奇彭代尔测试了有性生殖也将有益和有害突变彼此分离的想法,从而使好的突变能够摆脱不良的伴侣。该团队创建了无性果蝇的人工种群,研究了17个无性种群和17个正常的有性生殖果蝇种群,共计10代。他们在34个种群的每个种群中都加入了一些具有红眼基因而不是白眼基因的个体,并安排这种性状对繁殖成功产生积极影响。正如预期的那样,红眼果蝇在两个种群中都繁殖了几代。但是,在无性种群中,红眼果蝇的比例最终停止增长。具有红眼的优势被突变原始携带者中存在的相对不适应的品质所平衡。然而,在有性种群中,红眼基因继续渗透到种群中。

研究人员预测,经过足够多的世代,红眼基因最终将出现在有性果蝇种群中的每个个体中。此外,他们预测它将在无性种群中消失。他们使用的果蝇的繁殖适应性差异很大,因此每个无性红眼果蝇的谱系都被随机地放入可能帮助或阻碍它的遗传物质背景中。在这种情况下,赖斯和奇彭代尔发现,即使是非常有益的突变也无法保证繁殖成功。随着时间的推移,遗传背景的不同部分将决定有益突变在无性种群中的存活。因此,性的巨大好处是将好的突变从它们发生的较大基因组的限制中解放出来。通过将它们与其他基因组重组,有益的突变会根据自身的优点受到自然选择的评判,并可以出现在整个种群中。

© . All rights reserved.