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净化不良突变 雄性之间激烈的竞争有助于保持种群的遗传健康
发布日期:2021-06-27 12:05:58  稿源:cnBeta.COM

少数雄性足以让所有雌性受精。因此,雄性的数量对一个种群的增长没有什么影响。然而,它们对于清除种群中的不良突变非常重要。乌普萨拉大学的一项新研究表明了这一点,该研究深入了解了性选择可能带来的长期遗传后果。该结果发表在科学杂志《进化通讯》上。

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一对交配的种子甲虫试图脱离(左为雌性,右为雄性) 资料来源:Mareike Koppik

该研究支持这样的理论,即在许多动物物种中,作用于雄性的选择可以给种群带来偶然的好处,使后代继承健康基因。雄性之间的激烈竞争导致了对具有许多有害突变的个体的选择性淘汰,防止他们将上述突变传递下去。这可能对一个有性繁殖的种群的增长和持久性产生积极的长期影响。

"当通过严格的雄性选择将有害突变从一个种群中清除,导致更少的雄性繁殖时,这个过程可以对种群的增长产生很少或没有影响。这是因为相对较少的雄性足以使种群中的所有雌性受精,因此,无论这些雌性是由少数雄性还是由许多雄性受精,对这些雌性能产生的后代的数量几乎没有什么区别,特别是在雄性不照顾自己的后代的物种中。"加拿大多伦多大学的进化生物学家、该研究的主要作者Karl Grieshop说:"相比之下,对雌性的这种严格选择将导致更少的雌性繁殖,因此产生更少的后代,这可能导致大规模的人口下降甚至灭绝。"

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一只种子甲虫雌性(右)拒绝雄性(左)的交配尝试。资料来源:Mareike Koppik

研究人员使用了16个种子甲虫(Callosobruchus maculatus)的遗传品系来研究每个品系中推断出的有害突变数量如何影响雌性和雄性的生殖能力。通过密集的近亲繁殖,然后在它们之间进行杂交,可以量化每个品系的独特突变的累积效应。通过比较近亲繁殖的品系和它们之间的杂交,科学家们能够看到这些突变对雌性和雄性的伤害几乎相同。然而,当只看品系间的杂交时,也就是与自然界中的选择方式更相关的遗传变量环境,这些突变的影响只表现在男性的健康上。在雌性中,它们所携带的突变的有害影响在这种更多的遗传变异背景下是检测不到的,因此在自然界中不会通过雌性特异性选择来有效清除。

这表明,尽管这些突变对女性的繁殖有不利影响,但通过对男性携带者的选择比对女性携带者的选择更有效地将它们从群体中清除。Grieshop说:"我们小组和其他小组以前的研究已经成功地通过人工诱导突变来显示这种效果,但这是第一个直接证据,证明自然发生的基因变体也会产生这种效果。"

在研究人员看来,他们的研究为为什么这么多多细胞生物使用有性繁殖这一古老的问题提供了新的启示。

"产出更多的雄性会导致一个物种的繁殖能力下降,因为雄性本身对生产后代的贡献比雌性少。那么,问题是为什么一个物种会进化成有性繁殖,而不是仅仅通过无性繁殖生产雌性。"乌普萨拉大学生态学和遗传学系的研究人员和团队负责人David Berger说:"我们的研究表明,雄性的产生可能为交配机会进行激烈的竞争,能够更快地清除种群中的有害突变,从而使一组更健康的基因和相对于无性繁殖的更高繁殖能力。"

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