(譯 / 瑪雅藍)鼠婦,不倒翁蟲(chóng),土鱉,皮球蟲(chóng),西瓜蟲(chóng)。這種惹人喜愛(ài)的生物有許多名字,在北美、歐洲和亞洲地區廣泛分布。它喜歡潮濕,一見(jiàn)光就逃跑,受到威脅的時(shí)候就會(huì )團成一個(gè)球。它常常被卷入和一種細菌的演化戰爭中。這場(chǎng)戰爭至關(guān)重要,賭上的是它自己的性別特征。
鼠婦的性別由兩條染色體Z和W控制。有兩條Z染色體的會(huì )發(fā)育成雄性,ZW染色體的會(huì )成為雌性。但在一些種群中,一種名為沃爾巴克體(Wolbachia)的微生物正在改寫(xiě)這條規則。
沃爾巴克體會(huì )感染鼠婦的細胞,并且僅通過(guò)雌性傳遞,只有鼠婦媽媽能將這種細菌傳給后代。雄性胚胎對沃爾巴克體來(lái)說(shuō)就是個(gè)死胡同。結果是,當沃爾巴克體傳到雄性身上,細菌會(huì )干擾產(chǎn)生荷爾蒙的腺體的發(fā)育。結果,所有感染了沃爾巴克體的鼠婦幼體都會(huì )長(cháng)成雌性,哪怕它們的基因是雄性也一樣。在這些種群中,W染色體有全部消失的趨勢。最終,所有的鼠婦的基因都變成了ZZ,得通過(guò)它們體內是否出現了沃爾巴克體來(lái)判斷它們將來(lái)會(huì )變成雌性還是雄性。
一種微生物就能全盤(pán)掌握宿主的性別,這已經(jīng)足夠駭人聽(tīng)聞了。但是,在過(guò)去四十年里,一群法國科學(xué)家挖出了故事的全貌,現在它出現了更加令人困惑的轉折。
在上世紀八十年代,法國研究者指出有些鼠婦沒(méi)有感染沃爾巴克體,卻表現得好像感染了一樣。它們的染色體都是ZZ,但其中一些仍然發(fā)育成了雌性。研究人員假設,細菌將它的一段DNA插入了鼠婦的基因組中,這個(gè)“娘化因子”(f-element)主導了鼠婦的性別,哪怕是在沒(méi)有感染沃爾巴克體的情況下。
受限于八十年代的技術(shù)水平,研究人員當時(shí)無(wú)法驗證他們的猜想。但是三十年后,普瓦捷大學(xué)的理查·科爾多(Richard Cordaux)離證明這個(gè)猜想已經(jīng)很接近了。
科爾多對一些丹麥鼠婦的基因進(jìn)行了測序,發(fā)現它們都攜帶了沃爾巴克體的DNA。它們沒(méi)有感染細菌的跡象,但細菌的基因仍然在鼠婦的一條染色體中茍延殘喘。這種新組合成的染色體表現得就像正常鼠婦的W染色體,它的出現意味著(zhù)這只個(gè)體將成為雌性——雌性都攜帶它,而雄性都沒(méi)有它。
總而言之:這些鼠婦最初有Z和W兩種染色體,雄性的基因型是ZZ,雌性的基因型是ZW。在通過(guò)母系遺傳感染了沃爾巴克體后,W染色體消失了,所有的鼠婦都變成了ZZ,現在由是否感染細菌決定它們是雌性還是雄性。最后,沃爾巴克體四處傳播自己的基因,把鼠婦的一條染色體變成了一種新的性染色體,它的行為就像最初丟失的W。
兜了一圈之后,鼠婦的性別又回到了“出廠(chǎng)設置”。它們的性別仍然由自己的染色體決定,即原裝的Z染色體和W染色體的2.0版。當然,沃爾巴克體還在,它成了新的W染色體的一部分。盡管沃爾巴克體的實(shí)體不在那兒,它的DNA仍然控制著(zhù)鼠婦的性別。
亞利桑那州立大學(xué)的梅麗莎·威爾森·賽勒斯(Melissa Wilson Sayres)表示:“我的內心在尖叫。這跟我們對性染色體演化的普遍看法真是截然相反?!?/p>
用我們自己的X和Y染色體來(lái)解釋一下性染色體的普遍情況。它們最初是一樣的,攜帶著(zhù)相同的基因。隨后,大約3億年前,其中一條發(fā)生了突變,使其攜帶的一個(gè)基因變成了決定性別的開(kāi)關(guān),能將雄性與雌性區分開(kāi)來(lái)。這條染色體最終變成了Y,而這對染色體中的另一條變成了X。
這是一條典型的路徑:一對染色體共有的什么東西發(fā)生了變化,使它們朝不一樣的方向演化。但在鼠婦身上,這種差異出現的原因是“另一種完全不同的物種的DNA的干預,”威爾遜·賽勒斯說(shuō),“演化永遠能讓我感到驚奇?!?/p>
馬里蘭大學(xué)的朱莉·唐寧-霍托普(Julie Dunning-Hotopp)對此略有懷疑。她已經(jīng)在很多動(dòng)物的基因組中發(fā)現了沃爾巴克體的基因,其中甚至有一種果蠅,體內含有這種細菌的全部基因組。她“完全相信”科爾多研究的鼠婦身上也有沃爾巴克體的DNA,但她不確定這些DNA是否決定了鼠婦的性別。也許決定性別的是另一個(gè)基因,而沃爾巴克體的DNA只是剛好在它旁邊而已。
要確定這一點(diǎn),唯一的辦法是證明沃爾巴克體的基因確實(shí)被激活了,并影響了鼠婦幼體的發(fā)育??茽柖嗾f(shuō):“這就是我們目前正在進(jìn)行的實(shí)驗?!?/p>
得克薩斯大學(xué)的南?!つm(Nancy Moran)認為,在共生微生物影響動(dòng)物性別演化方面,也許還存在許多其他案例。她說(shuō):“關(guān)于共生生物的很多發(fā)現都是這樣,最初只有一個(gè)特例,隨后才被發(fā)現是一種普遍現象。這種鼠婦很可能不是唯一的案例?!保ň庉嫞河巫R猷)

鼠婦:這么可愛(ài)一定是……
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