有没有想过雄性存在的生物学意义?
几个雄性就足以使所有的雌性受精。因此,雄性的数量对种群的增长几乎没有影响。然而,它们对于从种群中清除不良突变非常重要。乌普萨拉大学的一项新研究表明了这一点,这项研究为性选择可能带来的长期遗传后果提供了深入的知识。研究结果发表在科学杂志《Evolution Letters》上。
这项研究支持了这样一种理论,即在许多动物物种中,对雄性的选择可以给种群带来偶然的好处,使后代继承健康的基因。雄性之间的激烈竞争导致了具有许多有害突变的个体被选择性淘汰,从而阻止了这些突变的传递。这可能对有性繁殖种群的增长和持久性产生积极的长期影响。
“当有害的突变通过严格的雄性选择从种群中清除,导致能够繁殖的雄性数量减少时,这个过程对种群增长几乎没有影响。这是因为相对较少的雄性足以使一个种群中的所有雌性受精,因此,无论这些雌性是由少数雄性受精还是由许多雄性受精,对这些雌性能够产生的后代数量几乎没有或根本没有影响,特别是在雄性不照顾自己后代的物种中。相反,如果在雌性中执行如此严格的选择则会导致雌性繁殖更少,后代数量减少,这可能导致大量的人口减少甚至灭绝。”文章作者、加拿大多伦多大学的进化生物学家Karl Grieshop。
研究人员使用16种豆象科甲虫(Callosobruchus maculatus)的遗传品系,研究每种豆象中有害突变的推断数量如何影响雌性和雄性的生殖能力(适合度)。通过密集的品系近交,然后在它们之间进行杂交,就有可能量化每个品系独特的一系列突变的累积效应。通过比较近交系和杂交系,科学家们能够发现这些突变对雌性和雄性的伤害几乎相等。然而,当只看品系之间的杂交时,这是更有基因变化的设置,更相关的选择如何在自然中发挥作用,这些突变效应只在男性适合度中表现出来。在雌性中,它们携带的突变的有害影响在这种基因变化更大的背景中无法检测到,因此,在自然界中,雌性特异性选择不会有效地清除它们。
这表明,尽管这些突变确实对雌性繁殖产生不利影响,但通过对雄性携带者的选择,它们比女性携带者更能有效地从种群中消失。“我们和其他研究人员之前的研究通过人工诱导突变成功地显示了这种效果,但这是第一个直接证据,表明它会导致自然发生的基因变异,”Grieshop说。
在研究人员看来,他们的研究为“为什么这么多多细胞生物使用有性生殖”这一老问题提供了新的解释。
“雄性的产生会导致物种的繁殖能力下降,因为雄性对后代的贡献小于雌性。那么问题来了,为什么一个物种进化到有性繁殖,而不是通过无性繁殖产生雌性。我们的研究表明,雄性的繁殖可能会在交配机会上进行激烈的竞争,从而能更快地清除种群中有害的突变,从而相对于无性繁殖而言,能产生更健康的基因和更高的繁殖能力,”研究人员总结道。
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Selection in males purges the mutation load on female fitness