一群北美母蠑螈已經進化出讓整個群體維持同性的方法。

母鈍口螈會從他種公蠑螈身上竊取DNA。PHOTOGRAPH BY ZAC HERR
母蠑螈螈會從其他種類的公蠑螈身上竊取DNA。PHOTOGRAPH BY ZAC HERR

 

少了公的,一群母蠑螈仍舊可生存下去,而且還繁衍旺盛。

北美洲東北部有些鈍口螈(Ambystoma )完全不需雄性就能繁殖,牠們能複製自己來延續下一代。許多科學家認為這條路行不通,因為缺乏新鮮的雄性基因會弱化雌性個體。但新的研究結果卻顯示並非如此。

某科學團隊特地研究蠑螈的斷尾現象,當牠們遇敵或是其他意外而讓尾巴斷裂時,失去的部分會很快長回來。(►跟「死侍」一樣殺不死的水母

當科學家比較全雌性的鈍口螈種類,以及雌雄皆有的鈍口螈種類尾巴再生速度時,發現到單一性別種類的尾巴再生速度快上1.5倍。

俄亥俄州立大學生物演化學家羅伯‧丹頓(Rob Denton)說:「再生能力很吸引人,但我們不清楚這種能力有多麼的多樣化。這些研究發現揭示了,鈍口螈的再生能力遠比人們想像的還複雜許多。」

竊取DNA

早在六百萬年前,可自體選殖(self-cloning)的鈍口螈就演化迄今,這種生活方式必定有其優勢,丹頓說「不然牠們也無法讓整個種族延續了這麼長的一段時間。」

全雌性的鈍口螈從其他種類的鈍口螈公蠑螈留下的精液中竊取DNA,但並非用來讓自己的卵受精,而是直接將其納入自己的基因組中。

這代表某些母鈍口螈並不像大部分動物那樣擁有一套成對的染色體,而是多倍體。而這些多出來的基因組通常都不屬於自己原生種類。

東密西根大學研究鈍口螈的生物演化學家凱薩琳‧格林沃德(Katherine Greenwald)稱自己是「蠑螈界的莫瑞‧波維奇(Maury Povich,美國著名灑狗血節目主持人)」,因為她專門找出這些同性鈍口螈到底是從哪些物種身上取得基因組。(►《超能力動物百科》:永保青春 – 墨西哥鈍口螈

俄亥俄州大學生安德‧莫妮卡‧莎庫奇(Enter Monica Saccucci)根據先前的研究中得知,帶有額外基因組的蝸牛,身體失去部位再生的速度明顯較快。雖然多的DNA代表得複製更多基因,但牠們擁有足夠的蛋白質去進行這些事情。

為了證實同樣的情況可以套在蠑螈身上,莎庫奇蒐集了全雌性鈍口螈和小嘴蠑螈的蛋,並在實驗室中飼養牠們直至成體。這些全雌性蠑螈有三組不同的複製基因組,其中一組源自於藍點蠑螈,另外兩組來自傑斐遜鈍口螈。她將實驗室中12隻蠑螈的尾巴移除,並測量再生時間。

研究進展

根據《動物學期刊》(the Journal of Zoology)最近的一篇研究指出,前三週兩組蠑螈尾巴再生的速度相當。於是研究者提供蠑螈們更營養的飲食,以達到接近在野外時的標準。之後全雌性蠑螈尾巴的再生速度顯著提升,約是小嘴蠑螈的1.5倍。

主持蝸牛再生能力研究的愛荷華大學演化生物學者茉林‧內曼(Maurine Neiman,)說,「這是個很棒的實驗。他們比較何種特徵較能在大自然的環境中勝出,很多研究不太會這麼做。」。

格林沃德和內曼都指出,該研究的關鍵限制之一是,研究員並未比較全雌性蠑螈和具成對基因組的蠑螈,這兩者間的再生速率。這使得找出造成再生速率差別的原因更加困難:究竟是無性繁殖造成的,或是基因組的倍量,或是先天複製基因組的速率差異造成的呢?

內曼說儘管如此,「這仍是偉大的第一步……基因組的倍數仍然是最根本的特徵之一,而我們仍然不知道為何許多物種的基因是成套的。」

 

撰文:Carrie Arnold

編譯:林品竹