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在哺乳動(dòng)物中，當(dāng)雄性精子與雌性卵子結(jié)合時(shí)才會(huì)產(chǎn)生后代。但研究人員發(fā)現(xiàn)，在自然界部分昆蟲(chóng)、蜥蜴和鳥(niǎo)類(lèi)繁殖時(shí)并不需要雄性參與，后代可以從單獨(dú)的卵子發(fā)育而來(lái)。這一過(guò)程被稱(chēng)為孤雌生殖。
此前，有科學(xué)家在沒(méi)有父本基因輸入的情況下培育出了小鼠和蛙。但這是在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中通過(guò)修補(bǔ)卵細(xì)胞產(chǎn)生的后代，并非通過(guò)賦予雌性動(dòng)物孤雌生殖能力做到的。
而近日發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家首次通過(guò)基因工程，在通常需要雄性伴侶才能繁殖的雌性動(dòng)物觸發(fā)了孤雌生殖。
研究合著者、英國(guó)劍橋大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Alexis Sperling說(shuō)，早期研究已經(jīng)確定了孤雌生殖的候選基因。而她和團(tuán)隊(duì)不僅精確定位了這些基因，還通過(guò)在另一個(gè)物種中激活它們來(lái)確認(rèn)其功能。
為了確定孤雌生殖的基因，Sperling和同事對(duì)兩種果蠅的基因組進(jìn)行了測(cè)序，其中一種是有性生殖果蠅，另一種是孤雌生殖果蠅。
然后，研究人員將孤雌生殖果蠅卵細(xì)胞與只能進(jìn)行有性生殖的果蠅卵細(xì)胞基因活性進(jìn)行了比較，確定了44個(gè)可能參與孤雌生殖的基因。接著，研究人員嘗試改變通常不能孤雌生殖的黑腹果蠅的等效基因。
在嘗試了各種基因組合后，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種可誘導(dǎo)約11%雌性果蠅進(jìn)行孤雌生殖的基因組合。這些經(jīng)過(guò)基因工程改變的果蠅的一些后代也能孤雌生殖。
孤雌生殖誕生的果蠅只從它們的母親那里獲得基因，但它們并不總是父母的克隆體。盡管孤雌生殖的卵子通常只有兩組染色體，但也有些后代有三組染色體。
Sperling指出，一些農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)能夠通過(guò)孤雌生殖快速繁殖，這加劇了它們對(duì)作物的破壞能力。例如，在英國(guó)，由于廣泛使用殺蟲(chóng)劑破壞了雄蛾的繁殖能力，一種雌蛾由有性生殖轉(zhuǎn)向孤雌生殖。現(xiàn)在飛蛾已經(jīng)成為一種主要害蟲(chóng)。因此，她希望研究哪些害蟲(chóng)防治策略會(huì)促使害蟲(chóng)依賴(lài)孤雌生殖，這將幫助控制害蟲(chóng)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.006
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