動(dòng)物基因如何進(jìn)入戰(zhàn)斗以支配其后代
成為父母的負(fù)擔(dān)往往在男性和女性動(dòng)物之間分配不均。對(duì)于生育年輕的物種來(lái)說(shuō)尤其如此,其中保護(hù)繁殖地和建造窩點(diǎn)或巢穴等男性職責(zé)很少與懷孕和分娩的折磨相比。
你可能認(rèn)為動(dòng)物只是“接受”這種不平衡并繼續(xù)下去。但實(shí)際上,他們會(huì)爭(zhēng)奪每個(gè)父母的貢獻(xiàn)。這不像贏得配偶的競(jìng)爭(zhēng),有鎖定角或羽毛展示。相反,這場(chǎng)非凡的戰(zhàn)斗發(fā)生在基因?qū)用妗?/p>
現(xiàn)在看來(lái)它可能在動(dòng)物進(jìn)化的早期進(jìn)化,可能是最早的攜帶動(dòng)物的動(dòng)物。更有甚者,它甚至可以幫助解釋為什么動(dòng)物多樣化成不同的血統(tǒng)。
生物大大小小
這場(chǎng)戰(zhàn)斗的一個(gè)舞臺(tái)超過(guò)了后代的規(guī)模。原則上,生產(chǎn)更大的新生兒符合母親和父親的利益,因?yàn)樗麄兏锌赡茉跔?zhēng)取食物和生存的斗爭(zhēng)中占上風(fēng)。
然而,活著的雌性更有可能死于生育更大的后代或無(wú)法再繁殖。他們的配偶不需要關(guān)心 - 除非他們可能會(huì)在一起生育更多的育雛,就像人類(lèi)和某些長(zhǎng)臂猿,狼和老鼠一樣。否則,男性唯一擔(dān)心的是他們的伴侶盡可能多地投入他們共同生產(chǎn)的后代。
這種共同的利益沖突本質(zhì)上以各種方式表現(xiàn)出來(lái)。男性經(jīng)常拋棄懷孕的女性 -例如從鳥(niǎo)類(lèi)到人類(lèi) - 從而使她們承擔(dān)撫養(yǎng)年輕人的負(fù)擔(dān)。更少見(jiàn)的是,在一些正常的雙親性物種中,雌性沙漠雄性。例如,我們?cè)谝恍┘紫x(chóng)中看到了這一點(diǎn)。
前面提到的遺傳戰(zhàn)是這場(chǎng)沖突的另一種表現(xiàn)形式。許多物種的雄性可以操縱它們傳給后代的基因,這樣它們就會(huì)以母親為代價(jià)誘導(dǎo)額外的生長(zhǎng)。與遺棄一樣,這有效地使女性承擔(dān)更多的生育負(fù)擔(dān)而不是她的利益。
它的工作原理如下。當(dāng)胚胎在其母體內(nèi)生長(zhǎng)時(shí),它會(huì)消耗她的資源,并在此過(guò)程中發(fā)出代謝需求。這些信號(hào)受某些激素的影響,這些激素來(lái)自母親或父親的生長(zhǎng)基因。通過(guò)在精子形成過(guò)程中通過(guò)對(duì)其生長(zhǎng)基因的化學(xué)修飾來(lái)增加這些激素的產(chǎn)生程度,雄性操縱雌性以提供更多的資源。
女性已經(jīng)進(jìn)化出抵抗這一點(diǎn)的機(jī)制。例如,他們可以傳遞給他們的后代,這就是他們自己的生長(zhǎng)基因的“沉默副本”。這可以通過(guò)使胚胎生長(zhǎng)得比其他方式更少來(lái)抵消雄性基因的影響。
在包括人類(lèi)在內(nèi)的真正的一夫一妻制物種中,這場(chǎng)戰(zhàn)斗遠(yuǎn)沒(méi)那么普遍。這可以追溯到這樣一個(gè)事實(shí):在父母對(duì)未來(lái)產(chǎn)生更多后代的女性有共同興趣的情況下,它變得不那么遺傳。
鼠標(biāo)控制
英國(guó)微生物學(xué)家David Haig在2003年首次提出,這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)更有可能發(fā)生在一種性別不成比例地影響后代的生物體中,例如帶殼的物種,特別是一夫多妻的物種。這用于解釋老田小鼠和鹿老鼠之間雜交后代的令人費(fèi)解的大小。
另外,這些物種產(chǎn)生相似大小的后代。然而雄性鹿小鼠和雌性老田鼠之間的雜交產(chǎn)生較大的后代,而來(lái)自雌鹿小鼠和老田雄性的后代較小。Oldfield小鼠是一夫一妻制,而鹿老鼠是一般的,這意味著一個(gè)雌性與幾個(gè)雄性交配。
通過(guò)人工操縱一種名為igf2的生長(zhǎng)基因來(lái)模仿自然,研究人員表明,這些越來(lái)越大的后代是由于遺傳。在該理論的進(jìn)一步支持下,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胎盤(pán)哺乳動(dòng)物和有袋動(dòng)物(包括袋鼠和負(fù)鼠)具有女性對(duì)這種男性操縱的抵抗的跡象。
這種機(jī)制有多早發(fā)展?研究人員此前曾表示,它出現(xiàn)在活體出生的哺乳動(dòng)物身上,因此不存在于產(chǎn)卵哺乳動(dòng)物中 - 例如鴨嘴獸 - 和其他垂直的哺乳動(dòng)物。
但是這引起了對(duì)所有產(chǎn)生活體幼體的爬行動(dòng)物,兩棲動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)的質(zhì)疑,因?yàn)橥瑯拥倪z傳操縱同樣符合它們的雄性利益。為了看它是否存在,我們觀(guān)察了一種叫做阿馬里洛或黑暗邊緣的分裂魚(yú)的墨西哥魚(yú)(見(jiàn)鉛圖)。
我們與共同研究人員YolitziSaldívar和Jean Philippe Vielle Calzada一起,從這些魚(yú)的兩個(gè)遙遠(yuǎn)的種群中穿過(guò)雄性和雌性,因?yàn)樗鼈儾粫?huì)進(jìn)化出以單個(gè)種群可能具有的方式相互抵消的機(jī)制。果然,胚胎的大小受父親和母親的特定組合的影響。我們發(fā)現(xiàn)男性操縱的跡象和女性可能的抵抗。
雖然基于較小的樣本量,但這表明這些機(jī)制的發(fā)展比以前認(rèn)為的要早得多:在出生活哺乳動(dòng)物出現(xiàn)之前約200萬(wàn)年,魚(yú)類(lèi)從其他脊椎動(dòng)物中分離出來(lái),總共可追溯到約3.7億年。無(wú)論是來(lái)自單一進(jìn)化還是來(lái)自不同譜系的幾種,我們還不能說(shuō)。
這些遺傳戰(zhàn)的一個(gè)后果是對(duì)物種內(nèi)的生殖相容性的影響。旨在操縱在一個(gè)物種的某一群體中發(fā)生在男性和女性之間的后代的基因突變就像是一種軍備競(jìng)賽。這些基因不斷適應(yīng)并相互適應(yīng),以試圖進(jìn)一步促進(jìn)其生殖利益。
如果它們與來(lái)自同一物種的不同群體的動(dòng)物交配,它們的基因突變可以使它們隨著時(shí)間的推移而無(wú)法比較它們無(wú)法繁殖 - 因此它們現(xiàn)在是兩個(gè)物種。如果這種情況在進(jìn)化中發(fā)生的時(shí)間比之前想象的要早得多,則可能會(huì)影響不同群體的活體動(dòng)物如何分化,包括蜥蜴,鯊魚(yú)和哺乳動(dòng)物。從小橡樹(shù),這些是可以生長(zhǎng)的大橡樹(shù)。
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