動物基因如何參與戰(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物之間分配不均。對于生育年輕的物種來說尤其如此,其中保護繁殖地和建造窩點或巢穴等男性職責(zé)很少與懷孕和分娩的折磨相比。你可能認(rèn)為動物只是“接受”這種不平衡并繼續(xù)下去。但實際上,他們競爭每個父母的貢獻。這不像贏得配偶的競爭,有鎖定的角或羽毛展示。相反,這場非凡的戰(zhàn)斗發(fā)生在基因?qū)用妗,F(xiàn)在看來它可能在動物進化的早期進化,可能是最早的攜帶動物的動物。更重要的是,它甚至可以幫助解釋為什么動物多樣化成不同的血統(tǒng)。
生物大大小小
這場戰(zhàn)斗發(fā)揮作用的一個領(lǐng)域超過了后代的規(guī)模。原則上,生產(chǎn)更大的新生兒符合母親和父親的利益,因為他們更有可能在爭取食物和生存的斗爭中占上風(fēng)。
然而,活著的雌性更有可能死于生育更大的后代或無法再繁殖。他們的配偶不需要關(guān)心 - 除非他們可能會將更多的育雛團結(jié)在一起,就像人類和某些長臂猿,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。男性經(jīng)常拋棄懷孕的女性 - 例如從鳥類到人類 - 從而使她們承擔(dān)撫養(yǎng)年輕人的負(fù)擔(dān)。更少見的是,在一些通常為雙親的物種中,雌性沙漠雄性。例如,我們在一些甲蟲中看到了這一點。
前面提到的遺傳戰(zhàn)是這場沖突的另一種表現(xiàn)。許多物種的雄性可以操縱它們傳給后代的基因,從而以母親為代價誘導(dǎo)額外的生長。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)生長時,它會消耗她的資源,并在此過程中發(fā)出代謝需求。這些信號受某些激素的影響,這些激素來自母親或父親的生長基因。雄性通過在精子形成過程中通過對其生長基因的化學(xué)修飾來增加這些激素的產(chǎn)生程度來操縱雌性以提供更多的資源。
女性已經(jīng)進化出抵抗這一點的機制。例如,他們可以傳遞給他們的后代,這就是他們自己的生長基因的“沉默副本”。這可以通過使胚胎比其他方式生長更少來抵消雄性基因的影響。
這場戰(zhàn)斗在包括人類在內(nèi)的真正的一夫一妻制物種中并不普遍。這可以追溯到這樣一個事實:在父母對未來產(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
英國微生物學(xué)家David Haig 在2003年首次提出,這場戰(zhàn)斗更有可能發(fā)生在一種性別對后代造成不成比例影響的生物體中,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,而來自雌鹿小鼠和老田雄性的后代較小。Oldfield老鼠是一夫一妻制,而鹿老鼠是一般的,這意味著一個雌性與幾個雄性交配。
通過人工操縱一種名為igf2的生長基因模仿自然,研究人員表明,這些越來越大的后代是由于遺傳。在該理論的進一步支持下,發(fā)現(xiàn)包括袋鼠和負(fù)鼠在內(nèi)的胎盤哺乳動物和有袋動物具有女性對這種男性操縱的抵抗的跡象。
這種機制有多早發(fā)展?研究人員之前曾表示,它出現(xiàn)在活體出生的哺乳動物身上,因此在產(chǎn)卵哺乳動物(如鴨嘴獸)和其他垂體中不存在。
但這引發(fā)了對所有產(chǎn)生活體幼體的爬行動物,兩棲動物和魚類的質(zhì)疑,因為同樣的遺傳操作同樣會影響它們的雄性。為了看它是否存在,我們觀察了一種叫做阿馬里洛或深色邊裂的墨西哥魚(見鉛圖)。
我們與共同研究人員YolitziSaldívar和Jean Philippe Vielle Calzada一起,從這些魚的兩個遙遠(yuǎn)的種群中穿過雄性和雌性,因為它們不會進化出以單個種群可能具有的方式相互抵消的機制。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,但這表明這些機制的進化比以前認(rèn)為的要早得多:在生活的哺乳動物出現(xiàn)之前約200萬年,魚類從其他脊椎動物中分離出來,總共可追溯到約3.7億年。無論是來自單一進化還是來自不同譜系的幾種,我們還不能說。
這些遺傳戰(zhàn)的一個后果是對物種內(nèi)的生殖相容性的影響。旨在操縱在一個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賽。這些基因不斷適應(yīng)并相互適應(yīng),以試圖進一步促進其生殖利益。
如果它們與來自同一物種的不同群體的動物交配,它們的基因突變可以使它們隨著時間的推移而無法比較它們無法繁殖 - 因此它們現(xiàn)在是兩個物種。如果這種情況在進化中發(fā)生得比之前想象的要早得多,那很可能會影響不同群體的活體動物如何分化,包括蜥蜴,鯊魚和哺乳動物。從小橡樹,這些是可以生長的大橡樹。
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