新京報(bào)訊（記者張璐）在自然界中，大多數(shù)動(dòng)物需要“父母雙方”才能繁衍后代，鉤盲蛇卻是個(gè)例外。全球所有的鉤盲蛇都是雌性，無需交配就能獨(dú)自生下后代。最近，中國科學(xué)院成都生物研究所研究團(tuán)隊(duì)首次破譯了鉤盲蛇的基因組，揭開了這場進(jìn)化奇跡的奧秘。文章近日發(fā)表在《Science Advances》（《科學(xué)進(jìn)展》）上。
鉤盲蛇。中國科學(xué)院成都生物研究所供圖
鉤盲蛇體長僅十幾厘米、形似蚯蚓，是世界上已知最小的蛇類之一，主要以螞蟻和白蟻為食，由于體型微小，且常通過花盆土壤被無意中傳播，因此也被稱為“花盆蛇”。
鉤盲蛇有一門“絕技”——孤雌生殖，即全球所有的鉤盲蛇都是雌性，無需交配就能獨(dú)自生下后代。中國科學(xué)院成都生物研究所研究團(tuán)隊(duì)成功組裝出鉤盲蛇染色體級(jí)別的高質(zhì)量基因組，并發(fā)現(xiàn)其基因組由三個(gè)亞基因組（A、B、C）構(gòu)成，總?cè)旧w數(shù)達(dá)40條。
據(jù)文章作者呂云云介紹，普通動(dòng)物通常只有兩套染色體，且分別來自父母的“單倍體生殖細(xì)胞”，而鉤盲蛇卻有三套完整的染色體。科研人員進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鉤盲蛇的祖先可能在4100萬年前經(jīng)歷了兩次跨物種“聯(lián)姻”，意外獲得了三套染色體，并通過染色體融合實(shí)現(xiàn)了基因組的穩(wěn)定傳遞。
自然界中也存在一些類似的三倍體孤雌繁殖動(dòng)物，例如某些壁虎、鞭尾蜥，以及少數(shù)魚類和兩棲動(dòng)物等。不過，像鉤盲蛇這樣能夠長期穩(wěn)定以此方式繁衍，并分布如此廣泛的物種仍屬鳳毛麟角。除南極洲之外，鉤盲蛇在其他各大洲均有分布。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，孤雌生殖是進(jìn)化的“死胡同”——沒有基因重組，基因組中的有害突變無法通過兩性繁殖過程被發(fā)現(xiàn)和清除，從而一代代積累，最終導(dǎo)致滅絕。一個(gè)純孤雌繁殖的脊椎動(dòng)物種群可能在幾萬代之內(nèi)就走向衰亡。然而，鉤盲蛇已經(jīng)在無性繁殖的道路上頑強(qiáng)地走了數(shù)千萬年。
科研人員進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鉤盲蛇基因組中存在大量的假基因化現(xiàn)象，這些基因的假基因化可能有助于減少不同亞基因組之間的免疫反應(yīng)，避免了多套基因“打架”。此外，在鉤盲蛇的卵巢細(xì)胞中，高度表達(dá)著各種DNA修復(fù)酶，這些“基因補(bǔ)丁大師”能夠及時(shí)修補(bǔ)傳代過程中DNA的損傷和復(fù)制錯(cuò)誤，使其后代基因組得以保持健康穩(wěn)定，不會(huì)因長期無性繁殖逐漸“劣化”而被淘汰出局。
該研究成果打破了關(guān)于“孤雌生殖動(dòng)物面臨進(jìn)化困境”的傳統(tǒng)認(rèn)知，有助于理解動(dòng)物多樣化生殖方式的起源，為探索其他類群的染色體演化歷史和物種多樣性保護(hù)提供了新思路。
編輯 白爽
校對 李立軍
