螞蟻為何能在「孤雌生殖」下維持高度基因多樣性？

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你知道嗎？雖然單性繁殖通常會導致基因多樣性不足，但有一種螞蟻卻打破了這個規律！這種神奇的生物就是「克隆突擊螞蟻」（clonal raider ants），牠們的基因傳遞方式揭示了自然界中的一個大奇蹟。

克隆突擊螞蟻通過孤雌生殖產生後代，所有的女兒都是從未受精的卵子中直接誕生的，繼承了母親兩套完全相同的染色體。根據常規，這應該導致基因多樣性逐漸喪失，最終物種走向滅絕。然而，這些來自孟加拉的無眼女王的盲蟻卻在世界各地的熱帶地區生存得很好。牠們是怎麼做到的呢？



基因多樣性保持之謎


科學家們發現，克隆突擊螞蟻不會隨機傳遞基因，而是保證子代繼承兩個不同版本的完整基因組，從而在很大程度上保留了每個克隆系列古老祖先的基因多樣性。研究顯示，這種非隨機的基因傳遞方式可能是克隆突擊螞蟻能夠保持基因多樣性，並長期生存的重要原因。

在孤雌生殖（parthenogenesis）中，生物體會產生不經由受精過程的後代。通常，這意味著後代會從母體繼承兩套相同的染色體，這會導致基因多樣性下降，因為每次繁殖過程中染色體會進行重組和隨機分配。然而，這種隨機性會導致某些基因變異的喪失，進而降低種群的基因多樣性和適應能力。



染色體總是成對繼承 避免隨機重組



產生轉基因品系。（圖片來源：《Nature Ecology & Evolution》）


然而，克隆突擊螞蟻卻突破了這一限制。研究發現，在牠們的孤雌生殖過程中，染色體總是成對地被繼承。這意味著母體的兩套染色體會配對繼承給後代，避免了隨機重組的過程。這種非隨機的遺傳機制保證了基因多樣性的維持，避免了每次繁殖過程中的基因損失。

研究顯示，這種成對繼承染色體的現象比隨機遺傳的概率高出800%。這是因為在克隆突擊螞蟻的孤雌生殖過程中，染色體在重組時不會隨機分配，而是通過特定的機制確保成對繼承。這一機制可能涉及到染色體在細胞分裂時的特殊排列和分配方式，使得染色體總是成對遺傳，而不是隨機分配。



實驗方法


研究人員使用了先進的基因測序技術，追踪了會在顯微鏡下發紅光的轉基因螞蟻，確保牠們研究的是確實的母女或姐妹關係。結果顯示，母親和女兒之間沒有基因多樣性喪失的情況。

這種螞蟻的基因共遺傳策略此前從未在其他物種中發現過，這說明自然界中可能存在更多我們未知的基因傳遞方式。這項研究亦表明了，這種非隨機的基因傳遞方式可能是克隆突擊螞蟻能夠保持基因多樣性，並長期生存的重要原因。

這項研究由洛克菲勒大學的科學家們進行，並發表在《自然生態與演化》期刊上。克隆突擊螞蟻的基因共遺傳策略不僅挑戰了我們對單性繁殖物種生存能力的理解，也為我們提供了新的研究方向。也許其他動物，甚至包括一些有性繁殖的物種，也有類似的基因傳遞方式！

所以，下次看到這些小小的螞蟻時，別忘了牠們可是基因多樣性的奇蹟呢！



資料來源 : 明日科學
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