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性繁殖可能演变成抵抗疾病的方式,有利后代突变对抗病原体

2024-11-24 207

繁衍后代有可能因为致病微生物而产生演变,但是那些不需要对象的无性繁殖,在进化的效率也更高;但是会携带着与父母代遗传相同的后代,并不一定能抵抗新病原体,当繁殖产生的多重突变,有可能会产生出有抵抗力的下一代。

繁殖是一件很神奇的事情,当已经在对抗疾病的有性繁殖在遇上致病微生物会演变,这种演化往往朝着可以抵抗疾病的道路,为了让后代能对抗这些会产生疾病的微生物,研究更指出,若是不用交配而产生的无性生殖,变异成抵抗力强的下一代的效率也更高。

这项研究是澳洲 The University of Adelaide(阿得雷德大学)以电脑模拟后发表的,数据显示大多数生物在繁衍后代会越来越有抵抗力,但是其演化时间往往很长,有时候甚至超过一百多年。负责这项计划的 Jack da Silva 博士说:“不需要伴侣的无性繁殖,例如用你自己的身体来复制器官,或是母鸡下蛋,是一种比较简单的复制方式,因为不需要花时间精力配对找伴侣来完成繁殖,但若是有父母代的有性繁殖,却比较难解释为什么可以产出更具有竞争力的下一代。”

有性繁殖允许 DNA 配对之间的 DNA 重组,所产生的后代可携带不只一种有益的 DNA 突变。相比之下,在无性繁殖中,有益的突变将相互竞争,所以不一定会突变成能对抗病原体。

红皇后理论是什么?

此假说名字的来自《爱丽丝梦游仙境》红皇后对爱丽丝说的一句话:你必须不停地跑,才能使你保持在原地。其中心思想是物种间为了抢夺资源,必须不停歇的优化才可对抗捕食者和竞争者。可是相对于捕食者,他们也必须不停进化与之抗衡才能生存。其结果是物种本身不停歇的改变,可这种改变相对于他们的捕食者来说,适应度并没有增强。

红皇后理论(Red Queen hypothesis)认为,细菌、病毒和寄生虫等病原体不断适应我们,我们不断发展,以抵御这些病原体。

这个理论指出,在紧密共同的相互作用(如人类和病原体)中,一种物种(如猎物或宿主)的进化变化可能导致其他物种(捕食者或寄生虫)的灭绝,因为不能适应这种变化。

da Silva 博士说:“很难想像为什么这种生物演化是持续的,可能是因为性欲的自然反应,一般来说为了适应群体的演化,通常会往坏的方向进行。但如果环境的改变对演化有利,无性繁殖会采取一些对应性的强力改变。”

(Source:Flickr/Gary J. Wood CC BY 2.0)

上图是一种可以无性繁殖的鲨鱼叫槌头鲨,其雌性鲨鱼可以无性繁殖出后代,发现的起因是因为养在水族馆的雌性槌头鲨水缸里面竟然诞生了幼鲨,在这之前鲨鱼普遍认为是有性繁殖,这种只有雌性的繁殖称做“孤雌生殖”。

da Silva 博士分析,依照红皇后理论认为,细菌、病菌和寄生虫等病原体也会随着繁衍后代不断适应我们,但是我们也会随着繁殖不断发展更强的抵抗力来抵御这些病原体,这些新突变提供正向且有益的机会,随着每次繁殖保持强大的选择力。

就像跟抗药性竞争,当你利用新抗生素杀死细菌,那些少数存活的细菌就可能产生抗药性来适应更强的抗生素。

mitosis 有丝分裂、meiosis 减数分裂

1882 年,Walther Flemming(佛莱民)发现细胞分裂的过程中会有丝状物形成,借此丝状物可以牵引染色体向两极的移动,因此便将细胞分裂的过程称为有丝分裂(Mitosis 一词最早便是由 Flemming 提出)。

(Source:shutterstock)

后来至 1904 年,August Weisman(魏斯曼)发现生殖细胞的分裂过程中,会使配子(精、卵)的染色体减半,虽然其过程亦出现纺缍丝,但是包含了连续两次“有丝分裂”,于是我们便以染色体减半的“结果”来定义这种“连续两次有丝分裂过程”的现象,称为减数分裂(meiosis)。

凡进行一次有丝分裂者即称为有丝分裂(mitosis);可进行“连续”两次有丝分裂者即称为减数分裂(meiosis)。

减数分裂的过程虽然也有纺缍丝形成,但其过程仍与有丝分裂有少数的差异,如同源染色体的联会现象等,因此不可将减数分裂称为有丝分裂,否则将无法分辨其中的差异。

da Silva 博士说:“这两种理论现在看起来已经合而为一,虽然物种不能抵抗性繁殖的诱惑,但是现在看起来,有性繁殖的遗传机制会更有利。”

  • Hammerhead Sharks Reproduce Asexually

(首图来源:NHRGI)

2019-03-14 14:31:00

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