果蝇的基因分析显示,基因从一条染色体跳跃到另一条染色体可能有助于新物种的诞生。这一结果证实了一种被低估的、所谓的生殖隔离机制,而生殖隔离是物种形成的关键组成部分。
物种的形成意味着一群生物分裂成两个无法彼此繁殖的种群。目前关于生殖隔离的主流模型认为,种群之间积累的遗传差异使其杂交后代死亡或不育,就像骡子一样,骡子是驴和马的不育后代。许多研究人员长期以来一直认为,这种隔离一定是基因序列变化的结果,这些变化在群体之间引入了不相容性,例如新的精子无法识别旧的卵子。但是,这种物种形成基因的例子非常少。
为了揭示一个新的例子,研究人员杂交了两种果蝇,黑腹果蝇和西蒙果蝇,它们通常会产生不育的雄性,但经过改造后可以产生适度可育的雌性,能够与普通的雄性黑腹果蝇繁殖。先前的研究表明,如果黑腹果蝇融入了西蒙果蝇基因组的一小部分——特别是,如果它有一对来自西蒙果蝇的第四染色体而不是自身的一对,它就会因精子无法移动而变得不育。通过杂交果蝇繁殖了几代,该小组重新创造了这种最小的杂交体。为了发现西蒙果蝇第四染色体上的哪个基因负责中和精子,该小组将它们与缺失第四染色体上不同基因的黑腹果蝇交配。大多数缺失会放过必需基因并导致可育后代;只有缺少该基因的果蝇才会再次产下不育的后代。该小组找到了关键基因JYAlpha,但令他们非常惊讶的是,相应的西蒙果蝇基因不在果蝇的第四染色体上,而是在第三染色体上。“这完全出乎意料,”罗切斯特大学的约翰·马斯利说,他是9月8日《科学》杂志发表的报告的主要作者。”
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马斯利说,由于每个物种都在不同的染色体上携带该基因,杂交体最终可能没有任何必需基因的拷贝。结果表明,生殖隔离可能在没有基因功能改变的情况下开始进化。有些人对这一发现感到满意。“对我来说,这是一个伟大的成果,”印第安纳大学的迈克尔·林奇说,他最近重新提出了这一机制。“果蝇研究人员一直对这种模型持怀疑态度。它可能会极大地改变人们对物种形成的看法。”