作者:徐徐 来源:中国科学报 发布时间:2018/2/12 10:23:19
选择字号:
龙纹敖虾何以“占领”世界
基因组学研究揭示龙纹敖虾在全球入侵成功的秘密

龙纹敖虾的基因组解释了它的历史和成功入侵的秘密。图片来源:picture alliance

这听上去像一个糟糕的怪兽电影情节:可无性繁殖的10条腿变异生物从在德国的囚禁中逃出来,并且悄悄地开始了全球入侵。在20年的时间里,这种贪婪动物的克隆品散布在欧洲和非洲,给当地生态系统带来灾难并且威胁到本地物种。

这似乎是一个关于龙纹敖虾的奇怪但真实的故事。龙纹敖虾是一种入侵性的淡水物种,被怀疑在1995年前后通过水族馆里的一起繁殖事故产生。对该甲壳类动物的基因组进行的最新分析支持了这种不可能的起源,并且有助于解释为何该动物随后四处扩散并且适应如此多的新环境。

龙纹敖虾不同寻常的进化还为对抗更加臭名昭著的克隆怪物——癌症提供了策略。“在很多方面,龙纹敖虾的入侵性扩张同癌症家族以宿主为代价进行无性扩散很相似。”并未参与此项研究的比利时布鲁塞尔自由大学进化基因组学家Jean-Francois Flot表示。

龙纹敖虾是唯一一种能无性繁殖的十足类甲壳动物。所有雌性物种利用未受精的卵子进行自我克隆。研究认为,它是在两种泥沼小龙虾——从美国佛罗里达通过水族交易来到德国——交配时产生的。

自从1995年在德国被发现,龙纹敖虾一直在欧洲扩散并且大批量地进入非洲。“它们可以吃任何东西——腐烂的树叶、蜗牛或者刚孵化出来的幼鱼以及小型鱼类和昆虫。”德国癌症研究中心分子遗传学家Frank Lyko介绍说。洪堡大学进化生物学家Gerhard Scholtz也表示,这种小龙虾是一种严重的危害。Scholtz一直在追踪龙纹敖虾在全球的迅速扩散,包括马达加斯加岛。在那里,龙纹敖虾已威胁到该岛国特有的7种小龙虾的生存。欧盟已禁止该物种:它不能被售卖、持有、运送,也不能被释放到野外。

5年前,Lyko开始对龙纹敖虾感兴趣,因为他觉得该物种最新进化出的无性繁殖特征可能同普通细胞变成癌细胞并且自我克隆的方式类似。他尤其想研究龙纹敖虾的基因组,以揭示表观遗传学,即分子同可驱动肿瘤生长并且帮助癌症扩散的DNA结合背后的基本机制。

为此,Lyko和同事对约十几种来自全球不同地区的龙纹敖虾的基因组进行了测序,并且对二十几种来自马达加斯加的物种进行了不太详细的遗传分析。这种小龙虾的基因组长度上包括35亿个DNA碱基,比人类基因组还要大,但含有数量大约相同的2.1万个基因。他们在日前出版的《自然——生态学和进化》杂志上报告了这一发现。

这是十足类动物的首个基因组。十足类动物是一群拥有10条腿的甲壳类动物,包括小虾、龙虾、大虾、螃蟹以及小龙虾。“最新研究为在这群具有重要生态和经济意义的物种中进行比较基因组学和独特特征辨别研究开辟了道路。”未参与此项研究的法国国家农业研究所进化生物学家Etienne Danchin表示。

Scholtz认为,该研究还为“破解这种基因组是如何产生的”提供了线索,并且可能帮助环保人士更好地追踪这个入侵物种的扩散。

正如一些初步证据所展现的,龙纹敖虾拥有3套染色体(每套含有92条),而非通常的两套。同时,每套染色体基本上是属于泥沼小龙虾的染色体版本。其中两套染色体几乎相同,但第三套大不一样,以至于Lyko团队认为龙纹敖虾可能源自两种泥沼小龙虾的交配。这两种小龙虾来自全球不同地区,然后被扔进同一个水族馆中。Lyko解释说,其中一种拥有保留了染色体两个拷贝的异常卵子或精子。两种相距甚远的泥沼小龙虾被放在一起,增强了新的克隆物种的基因变异。Lyko断言,这种融合“在野外是不可能发生的”。

不过,Scholtz并未完全被基因组堆积发生在水族馆内的观点说服。“龙纹敖虾起源于圈养的说法只是一种推测。”Scholtz说,对来自欧洲和非洲的龙纹敖虾DNA进行的分析显示,“所有这些小龙虾都是克隆品——在全世界拥有相同的基因组”。

比龙纹敖虾起源更重要的事情可能是这种克隆品如何在拥有不同温度、盐分和酸度的各种淡水栖息地中繁荣壮大。克隆品通常被认为是一大劣势,因为它们缺少适应新环境的基因变异。但Danchin表示,“最新论文表明,一个动物物种能迅速入侵广阔的地理区域,不管它是无性繁殖还是克隆品。”

龙纹敖虾的3套染色体可能至关重要,因为它们含有足够的多样性以适应不同环境。Danchin研究了一种非常成功的植物寄生虫——线虫。后者也是无性繁殖,并且拥有3套染色体。(徐徐编译)

《中国科学报》 (2018-02-12 第3版 国际)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

目前已有0条评论
相关新闻 相关论文

图片新闻
小鼠太干净 研究难做好 社会隔离改变大脑
美任命神经学家掌舵能源部科学办公室 紧急联系信息帮助研究人员拓展家谱
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐