蜗牛产下幼崽,揭示进化飞跃是逐渐发生的
就蜗牛而言,首先出现的是卵,但它到生命的诞生,却经历了一系列微小的变化。
数百万年来,蜗牛都以卵生为主,但在过去的 10 万年中,一群海蜗牛放弃了卵生,转而选择胎生。从进化的角度来看,这种转变发生在眨眼之间,科学家现在发现,这是由大约 50 个基因变化驱动的。研究进化变化的遗传结构的难得机会揭示了秘密并不在于一次巨大的飞跃,而在于许多渐进变化的积累。
那卵石滩胎生蜗牛是它与卵生邻居的唯一明显区别,因为它的壳类型和栖息地种类繁多。这或许可以解释为什么它是地球上最容易被误认的生物之一,据守护者。
为了更好地了解这些海洋蜗牛在基因层面上的区别,由奥地利科学技术研究所 (ISTA) 博士后 Sean Stankowski 领导的一组研究人员研究了虎耳草及其亲属的全基因组序列。这样做揭示了 产下幼崽的能力与蜗牛基因组中分散的 50 个基因变化有关,由于蜗牛之间的杂交程度,识别这些基因变化变得更加容易虎耳草的范围,这可以导致跨物种的基因交换。
“在这种情况下,它让我们有机会找到与胎生进化有关的基因,因为遗传背景已经被所有这些杂交弄混了。”罗杰·布特林教授谢菲尔德大学生物科学学院的研究人员告诉 IFLScience:“这就是为什么负责胎生的基因在背景中显得如此突出。”
这两种都是岩螺(Littorina saxatilis),但较大的那种蜗牛是一种适应防御螃蟹袭击的生态型,而小的那种则是另一种适应生活在海浪强烈的地区的生态型。
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通过追溯丰富的遗传信息可以发现,在过去的 10 万年中,随着一系列突变的积累,海洋蜗牛的胎生幼崽逐渐出现。然而,我们尚不清楚这些渐进式变化中的哪些是生殖策略发生显著变化的关键。
“我认为我们现在还不能确定,究竟哪一种基因是胎生蜗牛所特有的,”巴特林继续说道,“这 50 种基因在所有胎生蜗牛中都同时存在,因此看起来其中许多基因对于胎生而言都是必需的。但我们认为,其中一些基因可能与胎生相关的其他特性有关,例如,蜗牛全年繁殖而不是仅在一个季节繁殖。”
至于它们为什么要这样做,可能是因为从卵生过渡到胎生可能对蜗牛有好处,因为它们的幼崽不容易干枯、被压碎或在孵化前被捕食。但这并不意味着蜗牛的父母没有付出一些代价。
斯坦科夫斯基在一篇论文中说:“对后代的额外投资几乎肯定会对蜗牛的解剖学、生理学和免疫系统提出新的要求。”陈述“我们发现的许多基因组区域可能与应对此类挑战有关。”
滨螺的壳类型和栖息地种类繁多,这可能是由于其胎生特性,使其能够适应各种各样的环境条件。这导致了许多“生态型”的进化,这些生态型在大小、形状和行为上各不相同。
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了解像这样的巨大变化是如何发生的这是我们很少有机会研究的事情,因为它发生得非常缓慢,而且发生在广泛的物种中,其中许多物种已经灭绝。谢菲尔德大学的研究小组表示,这一研究进化变化遗传结构的罕见例子表明,改变游戏规则的创新是通过渐进的步骤发生的——不需要巨大的遗传飞跃就能建立惊人的新功能。
这不仅让我们了解过去的一些重大进化转变,例如羽毛如何引领我们飞翔,还可以让我们了解未来可能如何因应气候变化等因素而发生改变,以及哪些物种不太可能适应生存所需的热调节。
巴特林在另一篇文章中表示:“通过发现和研究海洋蜗牛生育方式的近期进化转变,我们现在能够理解这些重大变化,并将我们的方法应用于许多其他进化转变。”陈述。
“我们的研究结果将改变生物学家对重大进化转变的看法,将焦点从进化的大飞跃转向理解小进化步骤的进步效益。它们还将帮助其他人剖析其他适应性特征的遗传和历史基础,这在许多生物被迫迅速适应不断变化的世界时非常重要。”
该研究发表在期刊上科学。