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作者:时间:2013-08-19点击数:

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金小蜂在苍蝇茧中产卵,并使后代寄生在宿主中。图片来源:Robert M. Brucker

如何创造一个新的物种呢?将相同种类的动物放到互相隔绝的岛屿上,并任其发展很多代。经过一段时间,每组动物都已经适应了新环境,而且相互隔绝的两个种群的基因组会变得十分不同。如果将这些动物重新引入相同的栖息地,它们再也不能成功繁殖。于是,一个物种就变成了两个。然而,一项新研究显示,DNA并不是唯一决定种群分离的因素:一些种群会由于肠道细菌的不同而分化。

美国纽约罗彻斯特大学生物学家John Werren称,该成果“是重要的,且可能是开创性的。科学家已经研究物种形成课题很多年,而它开辟了全新的一面”。

新研究包含三种不同种类的寄生金小蜂,它们是在苍蝇茧中产卵并使后代寄生在宿主中的小昆虫。其中两种金小蜂——Nasonia Giraulti和Nasonia Longicornis是近亲,而第三种Nasonia Vitripennis在100万年前就与前两个种群分离了。当科学家将Nasonia Giraulti和Nasonia Longicornis配对后,大多数后代都存活了下来,但是当它们分别与Nasonia Vitripennis配对时,几乎所有的第二代雄性幼虫都死亡了。

纳什维尔范德比尔特大学生物学家Seth Bordenstein和Robert Brucker怀疑,该死亡率不只是由于不兼容的DNA。他们知道,Nasonia Vitripennis的肠道细菌不同于其他两个物种,他们怀疑这些微生物会在后代的死亡中起作用。

的确,科学家使用无菌食物培养没有肠道细菌的金小蜂,Nasonia Vitripennis和Nasonia Giraulti配对的几乎所有后代都存活了。而当科学家将细菌重新引入无菌金小蜂体内后,它们第二代后代的大多数都死亡了。该研究报告发表在《科学》杂志上。

Werren表示,生物学家现在可以开始考虑双亲的基因如何与后代的微生物不相容。例如,一些双亲的基因会促使免疫系统遏制一些肠道细菌,如果没有这些基因,肠道细菌可能会使动物患病甚至死亡。

Bordenstein的想法更进一步。他称,生物体体内寄生的微生物的基因对进化的重要性与生物体自身基因是一样的,它们一起被称为“同质基因”。但Werren并不同意,他认为,肠道中的微生物与更大的生物体相互作用,正如自然界中相互作用的其他生物体,例如捕食者和猎物。“它们并没有作为一个单元而共同进化,那我们为什么要把它们称为一个基因组呢?”

德国康斯坦茨大学进化生物学家Axel Meyer对于肠道微生物是否对物种形成有重大作用持怀疑态度。他表示,该论文“令人兴奋,但是各物种的微生物组(生物体内微生物的集合)的形成存在巨大的生物学差异”。他说,因此关于是否有更多肠道细菌分化物种的例子,是个开放性的问题。Werren认为会有更多例子,“我的直觉告诉我这将是很普遍的”。(来源:中国科学报 苗妮)

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《科学》发表论文摘要(英文)

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