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自己也能生!南非雌性工蜂能克隆自己并无性繁殖,单一个体可复制数亿次

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 Evelyn Zhang • 2021-06-17 19:17:30 来源:前瞻网 E1403G0
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不用麻烦蜂王,南非一种蜜蜂亚种的工蜂可以克隆自己来实现繁殖繁衍——在过去的30年里,单个工蜂已经克隆了数百万次甚至上亿次。有些克隆体甚至可以发展成蜂王,接管蜂巢。

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无性生殖——孤雌生殖——在昆虫世界中并不罕见,但拥有与父母基因相同的后代是罕见的。这是因为,在生殖过程中,遗传物质在一个叫做重组的过程中被混合在一起。因此,即使只有一个父母,它的后代最终也会有略微不同的基因组成。

然而,悉尼大学的本杰明·奥尔德罗伊德(Benjamin Oldroyd)表示,原产于南非南部的南非蜜蜂(Apis mellifera capensis)的雌性工蜂已经发展出了一种不一般的能力,可以在繁殖过程中有效地避免重组自己。

这样做有重要的好处:正常情况下,无性繁殖对蜜蜂来说是致命的,因为大约三分之一的基因会发生近亲繁殖,幼虫无法存活。但是因为南非蜂工蜂完美地克隆了自己,每个克隆体都保持了和她母亲一样健康的基因。“这很了不起,”他说。

奥尔德罗伊德说,自1990年以来,一个克隆系一直在重复克隆,同一个个体被复制了数亿次。

然而,克隆体可能会给蜂群的健康带来问题。一般来说,蜂后是唯一繁殖的个体,而其他蜜蜂则各尽其职,以保持蜂群的健康。如果工蜂开始克隆自己,而且蜂房在某种程度上受到干扰,这种微妙的平衡就会被破坏。

在某些情况下,其中一个克隆体,甚至可以发展成一个功能失调的蜂房的蜂王。“最终,这些工蚁只是在附近产卵,不做任何工作。”“克隆群体死亡,(克隆工人)传播到下一个群体。”

即使这些工蜂入侵了一个新的殖民地,它们也会继续产卵,破坏并有可能接管那个殖民地。它们每年杀死大约10%的南非“殖民地”——这就像一种传染性的社会癌症。

奥尔德罗伊德和他的同事对工蜂如何在没有近亲繁殖的情况下保持如此强大的遗传完整性感到好奇,他们比较了开普敦工蜂、开普敦处女蜂王及其后代的基因组。

开普敦工蜂通常是有性繁殖的,因此为了迫使它们进行无性繁殖,科学家们给它们用外科胶带粘上指甲油,防止它们交配。但因为它们在交配飞行中仍然可以与雄性互动,所以它们会产卵。

研究人员对1只蜂后和25只幼虫,4只工蜂和63只幼虫进行基因分型。

他们发现,蜂王的无性繁殖后代的基因重组水平,是工蜂克隆后代的100倍。奥德罗伊德说,事实上,工蜂的后代基本上是它们母亲的完美复制品。

研究结果表明,南非工蜂已经进化出了一种基因突变,这种突变在繁殖过程中有效地阻止了基因重组。

纽约洛克菲勒大学的Kip Lacy研究了热带火蜂(Solenopsis geminata)的类似克隆行为,他说,这些发现“令人惊讶”。在geminata中,蜂王可以选择像海角工蜂那样克隆自己,但工蜂不能。但即使在蚁后中,也存在基因重组,最终会导致不育等健康问题。

瑞士洛桑大学的劳伦·凯勒说,对于开普敦蜜蜂来说,克隆完全符合进化理论。上述研究发表在《英国皇家学会学报B》(Proceedings of the Royal Society B)上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://www.newscientist.com/article/2280153-a-single-honeybee-has-cloned-itself-hundreds-of-millions-of-times/

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