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自私的基因可以作为物种的破坏者

2019-02-20 10:51:51 • 来源：

内布拉斯加大学林肯分校和罗切斯特大学的一项新研究表明，在驱动物种分离的基因中，自私的条纹可能偶尔会使它们更加接近。尽管绝大多数基因对于生物的生存和繁殖至关重要，但有些基因会自私地转向对方，以提高自身传承世代的可能性。这种现象似乎也通过确保杂交将对其中一种性别 - 通常是雄性后代 - 进行消毒来促进物种的出现和分化。

自私的基因可以作为物种的破坏者

但来自两个果蝇物种的新证据 - 一个是全球性的，另一个局限于印度洋的一个小岛 - 表明自私的基因有时可能会逆转这种生殖反应。

一些生物携带同一基因的两种变异或等位基因。当细胞在减数分裂期间分裂形成精子或卵子时，这两个等位基因随机分散并最终以大致相等比例的后代结束。然而，自私的等位基因可以欺骗这项法律渗透超过50% - 一种被称为减数分裂驱动的遗传性策略。

这对等位基因有好处，但对物种不利。自私等位基因通常位于X染色体上，X染色体是决定生物体性别的两个DNA束之一。因为雄性细胞通常具有X和Y染色体，所以它们的精子包含一种或另一种。为了获得优势，自私的X连锁等位基因杀死携带Y染色体上的对应物的精子，Y染色体编码雄性。这意味着自私的等位基因可能危险地扭曲一个物种的男女比例。

幸运的是，对于物种来说，Y染色体可以抵抗这些攻击。X连锁的等位基因然后克服了这种抗性，从而触发了精子的另一个反击，导致了一个开放式的遗传性军备竞赛。由于原因尚不清楚，当两种物种杂交时，这种军备竞赛似乎也会破坏精子的产生。

内布拉斯加州的Colin Meiklejohn及其同事确认了X染色体的多个区域，这些区域导致果蝇杂种中的不育，这与减数分裂驱动和物种形成的传统观点一致。因此，当研究人员将X染色体的某个带有自私等位基因的大块从一个果蝇物种转移到另一个果蝇时，他们预计它会像其他多个果蝇一样将雄性后代变为不育。相反，这些雄性保留了繁殖的能力。

并非全部：在比较两个物种的基因构成后，研究小组发现两者实际上在X染色体上共享同样的自私等位基因。

“这表明，在过去的某个时候，有一个杂交事件，”内布拉斯加州生物科学助理教授Meiklejohn说。“而且(这个基因)就像昨天一样，在进化时间方面跳了进去。它是超级近期的。所以这是一个惊喜。我们不知道这个东西......在物种之间移动了。”

Meiklejohn说，通过减少两个物种的X染色体之间的差异，自私等位基因的这种增殖可能有助于而不是阻碍杂交的能力。

“所以在这个意义上，(等位基因) - 而不是引起不育，而不是促进或加强物种形成 - 它可能已经撤消，”他说。“它实际上可能已经消除了那里存在的任何混合不育因素。这个因素基本上与无菌因素相反。”

Meiklejohn说，这一发现还表明，杂交机会或其缺乏可能最终决定了自私等位基因所采用的作用。当这些机会出现时，自私的等位基因可能开始侵蚀分离物种的遗传障碍。在这种情况下，全球小跑果蝇(Drosophila simulans)物种很可能到达与马达加斯加相邻的毛里求斯岛，与果蝇(Drosophila mauritiana)繁殖，将这个X染色体区域传播到整个岛屿物种中。

但是，如果没有这种杂交事件，那么自私的等位基因可能反而强化了物种屏障。“如果这两个物种完全位于世界的对立面，从未见过对方，”他说，“这不可能发生。”Meiklejohn说，更好地掌握自私基因的这些间接副作用可以帮助生物学家更好地追踪物种的进化历史。最终，这种理解甚至可能通过在整个种群中快速传播某些基因来控制害虫的持续努力。

他说：“你可以想象一下这种蚊子是一种(自私的)基因，它使这些蚊子无法携带疟疾或无法传播登革热。” “人们刚刚开始思考和观察的一个巨大挑战是人们可以抵抗它的想法。它可以在实验室中发挥很大作用，但如果它给携带它的昆虫带来任何不利影响，那你就是'很快就会在人群中出现阻力。“这听起来很像(减数分裂)驱动因子和抗Y 染色体。因此，一般来说，研究自私基因的动态可能有助于设计或使基因驱动系统有用。”

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