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变异小龙虾25年克隆出几百万只自己

2019-5-24 23:18| 发布者: 御城雪| 查看: 13903| 评论: 0|来自: 科学养鱼

摘要: 中国水产频道报道,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…
  中国水产频道报道,


  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…(本文转自【科学养鱼】。如有版权问题,敬请联系wx@fishfirst.cn
  


  【关键字】:小龙虾  遗传  变异  水产养殖
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