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有性生殖可帮助生物不断进化 对抗病原体

作者:- 文章来源:- 点击数:143 更新时间:2017/3/31 7:38:41

有性生殖使生物的基因相互结合,使其在进化中占据更大优势。有性生殖产生的后代也可携带更多有益的DNA突变形式。  有性生殖使生物的基因相互结合,使其在进化中占据更大优势。有性生殖产生的后代也可携带更多有益的DNA突变形式。
2007年,科学家发现双髻鲨可进行无性生殖,这是首次被发现具有该能力的鲨鱼。2007年,科学家发现双髻鲨可进行无性生殖,这是首次被发现具有该能力的鲨鱼。
有丝分裂(图左)是一种无性生殖过程。减数分裂(图右)则属于有性生殖。有丝分裂产生的子细胞与母细胞完全相同,减数分裂产生的子细胞则不同于母细胞。  有丝分裂(图左)是一种无性生殖过程。减数分裂(图右)则属于有性生殖。有丝分裂产生的子细胞与母细胞完全相同,减数分裂产生的子细胞则不同于母细胞。

  新浪科技讯 北京时间3月30日消息,据国外媒体报道,多年来,研究人员一直在试图弄清生物为何会进化出有性生殖的繁殖形式,而非效率更高的无性生殖。如今有科学家指出,有性生殖或能帮助生物对抗致病微生物。

  该理论认为,有性生殖是生物为对抗疾病演化出的保护机制,并能帮助生物不断进化、以适应病原体的变化。

  澳大利亚阿德莱德大学的研究人员开发了一套计算机模型,为他们的理论提供了支持。这一模型帮助他们解答了复杂生物的性能力之谜。一百多年来,这一问题一直使进化遗传学家困惑不已。

  “无形生殖是一种简单得多的繁殖方式,”阿德莱德大学生物科学学院的高级讲师、此次研究的主要作者达·席尔瓦博士(Dr da Silva)指出,“这种方式无需寻找交配对象,不受时间和能量的限制,也不必像有性生殖一样、牵涉到错综复杂的遗传物质。因此很难理解生物为何会进化出有性生殖。”

  据达·席尔瓦博士介绍,几十年前,有科学家针对性的起源问题提出了一项名叫希尔·罗伯森干涉(Hill-Robertson Interference)的理论,近年来越来越受到业界关注。该理论认为,有性生殖使生物的基因相互结合,使其在进化中占据更大优势。有性生殖产生的后代也可携带更多有益的DNA突变形式。

  而在无形生殖中,对物种有利的突变基因需要彼此竞争,只有一种突变基因能够被遗传下去。

  然而,达·席尔瓦博士认为这一“简洁明了”的理论无法解释为何已适应了环境、趋于稳定的物种仍会继续采用有性生殖的繁殖形式。

  “很难想象此类自然选择行为为何还会持续下去。对于已经完成了环境适应的物种而言,大多数基因突变都是有害的。要想让基因突变对自身有益,就需要环境在短时间内发生巨变。因此,肯定有某种强大的驱动力促使生物偏向于采用有性生殖。”

  不过,达·席尔瓦博士经分析后认为,另一项名为“红皇后假说”(Red Queen theory)的理论可以与希尔·罗伯森干涉理论相结合、解释有性生殖存在的原因。

  “红皇后假说”认为,细菌、病毒和寄生虫等病原体为适应人体而不断进化,而人类为了增强对病原体的抵抗力,也需要不断进化。这样一来,新的基因突变就有了发挥长处的机会。

  这场“进化军备竞赛”正如细菌的抗生素耐药性问题。细菌可对抗生素做出快速适应,因此我们需要不断寻找新型抗生素。

  “上述两种理论一直在相互竞争,科学家针对两者分别展开了研究,但我们认为可以将它们合并起来。”达·席尔瓦博士表示,“两种理论都无法单独解释有性生殖存在的原因,但若将两者结合起来,红皇后病原体共同进化动态假说便可提供希尔·罗伯森干涉理论中提到的不断变化的环境,使有性生殖成为一种优势。

  研究人员利用计算机模拟提出了这一合并理论。计算机模型与实际实验中的情况相同:当线虫与高度致病性细菌共同进化时,有性生殖次数迅速增多。

  “这项测试还不足以板上钉钉,但它说明我们的模型与目前的实验证据是一致的。”达·席尔瓦博士指出。

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