普鲁士鲤鱼,为征服欧洲,进化出孤雌生殖,变成一条条“复制鱼”


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普鲁士鲤鱼,为征服欧洲,进化出孤雌生殖,变成一条条“复制鱼”


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普鲁士鲤鱼,为征服欧洲,进化出孤雌生殖,变成一条条“复制鱼”


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普鲁士鲤鱼 , 因为通体银色 , 所以也叫银鲫 , 它们跟我们经常吃的鲫鱼十分相似 , 但鱼鳞更大 , 尾鳍分叉也更大一些 。 这种鱼原产于亚洲 , 如今被认为是在欧洲最成功的入侵鱼类之一 , 它们那独特的无性繁殖能力 , 使得它们在竞争资源时比其他本地鱼类更具优势 。

在最近发表于《自然通讯》(NatureCommunications)的一项新研究中 , 由奥地利因斯布鲁克大学湖沼学研究系的生物学家邓加·拉马奇(DunjaLamatsch)领导的一个国际研究团队 , 首次成功描述了普鲁士鲤鱼的完整基因组 , 让我们更好地了解它独特的繁殖方式 。
普鲁士鲤鱼在欧洲被人们视为入侵物种 , 它们是金鱼的近亲 , 与濒危的本地鲫鱼争夺相同的栖息地 。 金鱼和鲫鱼通常会进行有性繁殖 , 但普鲁士鲤鱼有一个进化优势:雌性可以进行无性繁殖 , 极大地提高繁殖的成功率 。 然而 , 普鲁士鲤鱼的无性繁殖方式 , 对比科莫多龙、水母等能够进行无性繁殖的动物 , 又有很大的不同 。

普鲁士鲤鱼的无性繁殖 , 需要雄性产生的精子的参与 , 看到这里你可能会疑惑 , 那这不是有性繁殖吗?我们知道 , 大多数鱼是体外受精的 , 雌鱼把卵子排到水中 , 遇到雄鱼排出的精子 , 就会结合成受精卵 , 最终孵化出幼体 。
但普鲁士雌鱼排出的卵子 , 大部分并不与精子结合 , 精子的作用只是刺激卵细胞的分裂 , 雄性的遗传物质会在卵细胞中被分解 , 而不被使用——这被称为精子依赖性孤雌生殖 。 所有以这种方式繁殖的后代都是普鲁士鲤鱼雌性的雌性克隆体 , 几乎就是一条条的“母体复制鱼” 。 因此 , 大多数普鲁士鲤鱼种群都是雌性 , 雄性鲤鱼很少出现 。

奥地利奥地利因斯布鲁克大学湖沼学研究系的邓加·拉马奇解释说:“这种繁殖方式虽然不是完美的无性繁殖 , 但它仍然能提高普鲁士鲤鱼的繁殖率 , 使它们迅速占领栖息地 , 并为物种入侵建立了很大的优势 。 ”
在这项研究中 , 她和一个国际研究团队能够完全解码普鲁士鲤鱼的基因组 。 因此 , 现在可以更好地理解其单性生殖背后的机制 。

生物体的总遗传信息 , 即基因组 , 被分为不同的染色体组 。 有性繁殖的动物通常有一组二倍体染色体 。 为了繁殖 , 雌性和雄性的染色体在生殖细胞中(减数分裂) , 一次只传递一组单倍体染色体 。 单倍体卵子和单倍体精子的融合最终形成了二倍体生物体 。
然而 , 在减数分裂或相关物种的杂交过程中发生的意外反复导致生物体具有2组以上的染色体(多倍体) 。 多倍体高等脊椎动物是不可行的 , 但在鱼类、两栖动物和爬行动物却是可行的 , 甚至新物种也可以像普鲁士鲤鱼那样进化 。

普鲁士鲤鱼是六倍体 , 这意味着它有六组染色体 , 其中四种是通过杂交不相关的鱼类而聚集在一起的 , 另外两种是通过与一种近亲鱼类杂交而增加的 。 拉马奇解释说:“大概在这些杂交的某个时候 , 配子的形成出现了问题 , 这可能是引发单性生殖的原因之一 。 在孤雌生殖的物种中 , 减数分裂失败 , 配子融合不再是必要的了 。 ”

通过与柏林莱布尼兹淡水生态和内陆渔业研究所(IGB)和韦尔茨堡大学的研究小组合作 , 研究人员有可能将普鲁士鲤鱼的基因组分割成单个染色体组 。 这是首次描述六倍体动物的全部遗传信息 , 并对所有六组染色体进行了分析 。 普鲁士鲤鱼的基因组由150条染色体组成 , 是人类基因组的三倍多 。

这些分析揭示了这六组染色体是如何共存和协同工作的 。 通过对所有150条染色体的鉴定 , 研究人员有可能首次了解普鲁士鲤鱼的整个基因组结构及其复杂的进化历史 。 这为入侵鱼类带来了更多有趣的研究问题 , 也为管理入侵物种提供了更多的思路 。
【普鲁士鲤鱼,为征服欧洲,进化出孤雌生殖,变成一条条“复制鱼”】

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