中國科學(xué)報:共生動(dòng)植物基因快速進(jìn)化
為了搞清友好的伙伴關(guān)系進(jìn)化得有多快,美國伊利諾伊州芝加哥市菲爾德自然歷史博物館進(jìn)化生物學(xué)家CorrieMoreau與她的研究生BenjaminRubin對7種螞蟻的基因組進(jìn)行了測序。其中有3種螞蟻分別只與1種植物交朋友——金合歡樹(shù)、日本虎杖,或一種被稱(chēng)為T(mén)achigali的熱帶樹(shù)木。
以金合歡樹(shù)為例,一種名為Pseudomyrmexflavicornis的螞蟻會(huì )保護前者免遭大象以及其他食草動(dòng)物的侵襲;作為報答,金合歡樹(shù)會(huì )為這種昆蟲(chóng)提供一種其分泌的特殊糖分,以及提供空心的刺供其筑巢。
兩位科學(xué)家同時(shí)還測定了另外3種非共生螞蟻的基因組——它們分別與之前的3種共生螞蟻具有親緣關(guān)系,以及1種與上述6種螞蟻的親緣關(guān)系都很遠的物種。所有這7種螞蟻都來(lái)自于Pseudomyrmex屬。
如今在普林斯頓大學(xué)任職的Rubin比較了每一種共生螞蟻及其伙伴植物和近親螞蟻的基因組,并基于近親螞蟻與其他螞蟻之間的脫氧核糖核酸(DNA)差異數量,利用3種序列計算出了進(jìn)化速率。Moreau指出:“我們希望看到共生生物之間放緩的進(jìn)化速率。”
但結果表明,事實(shí)恰好相反。與近親螞蟻相比,每一種共生螞蟻的基因組的進(jìn)化速率都要快于前者。Rubin和Moreau在日前出版的《自然—通訊》雜志上報告了這一研究成果。
此外,研究人員發(fā)現,與非共生的親戚相比,在所有3種共生螞蟻中,相同的基因也都發(fā)生了改變。Moreau說(shuō),這些基因包括一些塑造行為和影響大腦的基因。這一點(diǎn)是符合邏輯的,因為共生關(guān)系依賴(lài)于特殊的筑巢、進(jìn)食以及防御行為。“這兩個(gè)伙伴必須經(jīng)常在一起跳舞。”
并且由于其他壓力——例如疾病或干旱——能夠很容易地使這些“舞蹈”出軌,每個(gè)伙伴必須快速地進(jìn)化以補償任何出錯的“步伐”。Moreau說(shuō):“我預計我們將在很多系統中看到這種關(guān)系。”
唯一一種讓Moreau和她的研究團隊無(wú)法解釋的DNA變化來(lái)自與攻擊性有關(guān)的基因。與普通螞蟻相比,共生螞蟻往往更加具有攻擊性——以至于它們會(huì )跳到一個(gè)枝杈上攻擊Moreau和她的同事。但Moreau和Rubin并沒(méi)有找到與攻擊性基因加速進(jìn)化有關(guān)的證據。
共生現象說(shuō)的是不同的生物有機體之間密切的相互關(guān)聯(lián)和相互依存關(guān)系。在生物界,不僅存在著(zhù)環(huán)環(huán)相扣的食物鏈,也存在動(dòng)植物之間的相互依存、互惠互利的共生現象。共生又叫互利共生,是兩種生物彼此互利地生存在一起,缺此失彼都不能生存的一類(lèi)種間關(guān)系,是生物之間相互關(guān)系的高度發(fā)展。
編輯:wanglongzhao
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