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什么情况下有性生殖比无性生殖好?

已有 5703 次阅读 2017-2-8 11:03 |个人分类:生物技术介绍|系统分类:科普集锦| 有性生殖

   大家都知道有性生殖方式在真核生物兴起之后出现,有性生殖比无性生殖更有优势,其通过染色体重组机制可以产生更多的基因型,进而可以帮助物种更快的适应环境变化。话虽如此,但是截至目前关于有性生殖相与无性生殖适应不同环境的实际对比的研究领域还很少有人涉足。最近来自加拿大英属哥伦比亚大学的研究人员通过对一种名为Brachionus calycifloru的轮形动物相关研究佐证了有性生殖比于无性生殖更能适应复杂环境的推论。研究人员选择Brachionus calyciflorus作为研究对象的原因是因为其同时拥有无性和有性两种生殖方式(图1),可以方便不同生殖方式之间的比较。

图1来源:http://www.pnas.org/content/114/3/534.abstract

   首先研究人员将B. calyciflorus分别养在单一或不同条件相互组合的环境之中(白色:正常对照;黄色:Nacl溶液红色:低温蓝色:CuSO4溶液)并检测其适应和生长状况。结果显示其可以很好的适应不同的环境并且相比対照组在不同环境下生长的更快(图2b),适应了当前环境后的种群再回到原来环境之后的生长速度会普遍下降(图2a),而且适应不同环境后的种群生长速度会随着环境复杂度的增加而下降(图2C).   这就是适应环境的trade-off.  

图2来源:http://www.pnas.org/content/114/3/534.abstract


   接下来就看有性生殖在适应不同环境过程中的表现了。经检测,随着环境复杂度的增加,有性生殖的比例依次升高(图3)。到此,实验结果证明当环境变得复杂时,B. calyciflorus 在适应不同环境的过程中,有性生殖的比例会增加,进而佐证了有性生殖方式更能适应复杂环境的推论。这其中的逻辑如下,适应不同环境所需要的基因是不同的,当多个环境因素对种群共同进行选择时,有性生殖可以很好的将不同的有利遗传因子通过重组机制组合起来达到更快适应新环境的效果。除此之外,为了排除非遗传因素的影响,研究人员还选择了同样遗传背景的单个个体为祖先的群落进行了图3相同的实验,其结果与图3不符,所以非遗传因素可以被排除,结论成立。  


图3来源:http://www.pnas.org/content/114/3/534.abstract


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参考文献: Higher rates of sex evolve during adaptation to more complex environments




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