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一只小龙虾无限自我复制 几百万自己统治欧洲

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红星新闻 发表于 2019-5-19 00:30:10 | 显示全部楼层 |阅读模式



最近这五年,

德国癌症研究中心的生物学家 Frank Lyko 博士一直在研究一种身长 15 厘米的小龙虾…



这种小龙虾的样本非常好找,可以去宠物市场买,也可以和同事去湖边抓…

夜幕降临,

他们只需要打开头灯,走到浅滩,这些小龙虾便会从藏身的地方出来,

在脚踝周围游来游去,

Lyko 博士表示,这种小龙虾到处都是,抓起来非常容易:

" 数量非常惊人,我们三个人,一小时就抓了 150 多只,还仅仅是用手… .."

Lyko 博士和同事们为什么会对这种小龙虾这么痴迷呢?

因为,这种不是一般的小龙虾,它是 25 年前在地球上还完全不存在,刚刚进化出来的新品种!!!

25 年前,

一个简单的基因变异,一只雌性小龙虾忽然拥有了可以无性繁殖的能力…

变异后的它不但比一般的小龙虾体型要大,

还不需要和雄性龙虾交配就可以直接产卵,产卵的数量也远大于其他的龙虾…

而它的后代,同也能用同样的方式自我克隆,

于是乎,

这只一方霸主,通过自我克隆自我产卵繁衍,

在 25 年来复制了成千上万个自己,现在几乎已经统治了大半个欧洲的各种水域!!



也就是说,如今走在欧洲的湖泊,随时可能撞见一只隶属于 " 克隆虾 " 大军的成员… .

这个不可思议的故事,还得慢慢说起… .

这种小龙虾叫做美洲龙纹螯虾(Procambarus Virginalis),在德国被称为 Marmorkrebs(德语,字面意思是 " 大理石纹虾 ")…

1995 年的时候,德国生物学家 Lyko 博士接到了一个水生物爱好者的报告,

这位水生物爱好者告诉他,自己在宠物市场淘到了一只有点像 " 德州龙虾 " 的淡水鳌虾…

这种淡水鳌虾样子有些奇特,尺寸比一般的鳌虾大出不少,身上是大理石纹一样的花纹,产的卵也出奇地多,一次能产几百颗卵… .

Lyko 博士自己仔细比对了一下,也没有找到这种鳌虾的相关记载,只是觉得它的样子比较接近一种广泛分布于北美的龙纹螯虾(Procambarus fallax)… .



尽管没查到出身,这位水生物爱好者还是把这只虾送给了自己的朋友… .

之后不久,这种奇特的 " 大理石纹螯虾 " 开始在宠物市场流行起来,人们纷纷买回来养在家里… .

而这些买到 " 大理石纹鳌虾 " 的主人们,都不约而同发现一个让人无比迷惑的现象:

这种虾无一例外都是雌虾,

而它们竟然可以不用和雄虾交配,直接产卵并繁殖出下一代!!

而繁殖出的下一代,

也都是清一色的雌虾,同样也都可以不经过交配产卵繁殖出下一代!!

这件怪事儿在宠物圈里越传越广…



直到 2003 年,

这种在宠物圈里发现的异常品种,引起了一部分科学家的注意…

他们对这种小龙虾进行了简单的研究,

测序了一部分 DNA 片段,觉得这种小龙虾和分布于北美的龙纹螯虾(Procambarus fallax)有些相似…

并没有进一步深入研究… .

一直到 10 年后,

另一位生物学家决定彻底研究这个被宠物圈传得神乎其神的物种时,

他发现,情况已经不对了!!

这种小龙虾的繁殖速度堪比《星球大战:克隆人战争》的场景,

Lyko 博士形容到:

" 人们带回一只小龙虾养,一年之后就成了几百只!!"

而由于小龙虾繁殖实在太快,

很多人把繁殖出来的多余小龙虾都倒到湖里…

在自然环境中,这种小龙虾根本不需要刻意呵护,

它们的生存能力也是无比强大,Lyko 博士说:

" 它们什么都吃,腐烂的树叶,蜗牛或者鱼卵,小鱼和小昆虫 "

凭着顽强的生命力和惊人的速度扩张… .

从一个湖泊迁移到另一个湖泊,

从一条溪流扩张到另一条溪流… .

并且,除了数量呈几何级数疯狂增长,它们分布的地域也越来越广,从德国到捷克,匈牙利,克罗地亚,之后是日本,马达加斯加… .



为了彻底揭开这背后的秘密,

Lyko 博士从欧洲的各个地方抓了 16 只这种小龙虾来研究… .

他和同事们决定给这些小龙虾进行完整的基因组测序,希望能够从基因的角度,来探究小龙虾的身上隐藏的秘密…

基因测序的结果,

让科学家们大吃一惊…

测序后发现,这 16 只不同地方抓来的小龙虾,

它们的基因组几乎一模一样!!!

甚至可以说,他们几乎都是从同一个母体复制出来的,基因层面上来说,它们是同一只小龙虾!!



Lyko 博士和同事们从这个结果回溯分析,他们认为,产生这样一只 " 克隆虾 " 帝国…

最大的可能是,两种不同的龙纹螯虾交配导致变异而成的… .

科学家们勾勒出一个北美的龙纹螯虾进化出克隆繁殖能力的故事… .

这是一个类似于死侍诞生的故事… .

某一天,

来自全球不同地区的两只龙纹敖虾交配产生了后代,

其中一只虾因为自身变异,产生了异常的性细胞(卵细胞或精细胞),变异的性细胞中竟然包含了两套染色体!!



大家都知道,

大多数有性繁殖动物只有两组染色体… .

一组来自父本,一组来自母本…

用人类举例,

来自父本的染色体是 X 或者 Y,

来自母本的染色体是 X 染色体…

对大部分鸟类来说,

鸟类的性别由性染色体 Z 和 W 所决定… .

来自父本的染色体是 Z,

来自母本的染色体是 Z 或者 W,

总之,都是两条…

而这只雌性龙纹螯虾父母的其中一方提供的性细胞因为变异,让这只虾的性细胞加入了第三套完整的染色体…



就这样,

这只生出来的雌性龙纹虾的细胞里便有了三套染色体… .

之后,

在没有和雄性龙纹虾交配的情况下,它便能够产大量的卵,

而这些卵全都能孕育出了龙纹鳌虾,

而且,和母亲一样,这些后代龙纹鳌虾也都是雌性的,也都能进行无性繁殖… .

最重要的,

它们和母亲一模一样!!(因为是自我克隆的同一套基因)



去年 12 月,Lyko 博士和同事们经过长达 5 年的研究论证,

正式宣布这种 " 大理石纹螯虾 " 为一个独立的新品种,命名为美洲龙纹鳌虾(Procambarus Virginalis)… .

前两天,他们将这一研究成果的论文发表了出来,

美洲龙纹鳌虾被誉为甲壳纲动物里唯一一个无性繁殖的品种,所有的个体都来自于 25 年前那一只变异的小龙虾!!

一只小龙虾,变异出了克隆繁殖的能力,25 年来已惊人的速度繁殖,竟然从一个个体繁衍成为了一个新品种!!

想像一下,以美洲龙纹鳌虾现有的扩张步伐,10 年之后,马达加斯加,印度,欧洲,不同地方的人们抓到了一只美洲龙纹鳌虾,发现它们都长得一模一样的,从外到内都是一模一样!!

而这个年轻的新品种,

也有助于人们更深入探讨研究动物王国的另一大奥秘:性…

为什么这么多动物都是有性繁殖的?

目前,地球上只有 10000 多种生物是无性(雌性)克隆繁殖的…

许多研究结果都认为,

无性繁殖的生物之所以比较稀少,是因为它们在历史上存在的时间都不会太久(如单细胞生物等等)… .

美国南阿肯色州大学的 Abraham Tucker 博士和他同事们,对 11 种无性繁殖水蚤(无脊椎动物)的研究表明,他们的基因只在 1250 年前有过进化(1250 年在生物上进化史非常短暂,生物进化的时间尺度可长达长千万甚至上亿年)… .

不管怎样,通过美洲龙纹鳌虾的例子可以看到,无性繁殖在某些方面有明显优势… .

Tucker 博士认为,无性繁殖提供了一种迅速而强大的繁殖能力,能让物种在短期内达到相当可观的种群数量…

" 这是一种非常好的短期策略,有利于这个物种短时间内扩大种群数量… ."

不过,

长远来看,有性繁殖的优势依然无可比拟,例如,有性繁殖能为生物提供必要的进化,父体母体双方不同的基因组合导致的个体进化,成为生物应对疾病的有效机制… .



对于美洲龙纹螯虾这个 " 克隆虾帝国 " 种群的未来,

Lyko 博士表示有待继续观察和探讨,

" 或许它们以这样的方式会存在 10 万年,10 万年对我个人来说是无比漫长,但在生物进化的时间轨迹上,那只是一眨眼… . 或许,它们最终会发生改变… ."

无论怎样,

一个庞大 " 克隆虾 " 帝国就生活在人们身边,

依然值得全世界惊叹…

编辑:沈湫莎

责任编辑:顾军
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