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生物學(xué)上第一次！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)首個有兩套DNA的動物
最后更新: 2023-04-10 08:22:10黃瘋蟻得名于它們在受到干擾后的瘋狂舉動。德國研究人員的一項研究稱，它們之所以瘋狂還有另一個原因——雄性黃瘋蟻是兩種敵對細胞譜系的混合體。其他生物有時也會形成這樣的嵌合體，但這通常是一種發(fā)育事故，而黃瘋蟻卻是已知的第一種將這種特性作為生命基本特征的動物。相關(guān)研究4月6日發(fā)表于《科學(xué)》。
黃瘋蟻是一種臭名昭著的入侵物種，主要分布在東南亞和大洋洲，對無脊椎動物甚至一些小型哺乳動物構(gòu)成威脅。在爪哇南部的澳大利亞圣誕島，黃瘋蟻捕殺了大量該地區(qū)特有的紅蟹。
關(guān)于黃瘋蟻怪異生物學(xué)特征的第一個線索來自對其基因組中散布的遺傳標記的研究。雄性黃瘋蟻似乎攜帶了兩個版本的遺傳標記。這是一個令人困惑的特征，因為在大多數(shù)螞蟻中，雄性螞蟻是由未受精卵發(fā)育而來，因此只有一個基因組拷貝。
一些螞蟻物種偶爾會有“二倍體”雄性，即有兩個基因組拷貝，但這些雄性通常是不育的。德國美茵茨大學(xué)進化生物學(xué)家Hugo Darras指出，黃瘋蟻的所有雄性都是二倍體，這真的很奇怪，似乎完全說不通。
為了確定發(fā)生了什么，Darras團隊分析了從東南亞收集的黃瘋蟻單個細胞。他們發(fā)現(xiàn)，每個雄性細胞只包含螞蟻基因組的一個拷貝，但這種基因組在細胞之間是不同的。有些細胞擁有存在于蟻后中的譜系，由“R”染色體定義，而其他細胞則攜帶不同基因組的一個單獨拷貝，由“W”染色體定義。
蟻后的細胞中有兩個W基因組拷貝，而不育的雌性工蟻的每個細胞中都有每個譜系的一個拷貝。Darras團隊發(fā)現(xiàn)，雄性的嵌合體在螞蟻的種姓制度中起著至關(guān)重要的作用。
所有蟻后的卵細胞都攜帶R基因組的一個拷貝。如果這個卵子被具有R基因組的精細胞受精，就會產(chǎn)生一個蟻后。然而，如果卵子被W精子受精，則有兩種可能的結(jié)果：如果兩個含有基因組的細胞核融合，就會形成二倍體工蟻；如果細胞核不融合，卵子就會發(fā)育成一個嵌合的雄性，一些細胞攜帶R基因，另一些細胞攜帶W基因。
美國洛克菲勒大學(xué)生物學(xué)家Daniel Kronauer說：“就我們所知，這是一種無與倫比的生物學(xué)現(xiàn)象?！秉S瘋蟻的嵌合體可能有助于提高該物種逃避生態(tài)系統(tǒng)不利影響的能力。蟻后有專門的器官儲存來自多個雄性的精子。這意味著一個單獨儲存R和W精子的蟻后可以建立一個新的蟻群。
澳大利亞詹姆斯·庫克大學(xué)生態(tài)學(xué)家Lori Lach想知道，研究人員是否可以利用它們奇特的生物學(xué)特性阻止螞蟻種群擴大。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adf0419
（中國科學(xué)報 辛雨）
- 原標題：生物學(xué)上第一次！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)首個有兩套DNA的動物
- 責(zé)任編輯: 范維
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