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青蛙揭示了决定杂种生存能力的机制

2019-05-06 08:38:55 • 来源：

为什么有些混合动力车可行，有些则不行?众所周知，这取决于父亲物种和母亲物种。对两种相关蛙类的新研究表明母亲和父亲物种的影响：一种杂交是可行的，另一种杂交在发育的早期阶段死亡。Radboud大学的科学家与美国和日本的同事于1月10日在Nature上发表了他们的研究结果。

青蛙揭示了决定杂种生存能力的机制

当两个相关物种杂交时，它们的遗传物质交叉，这可能导致新的物种。但是每隔一段时间，后代就会有所不同，这取决于两个物种中哪一个是母亲，哪一个是父亲。杂种的一个众所周知的例子是骡子，雄性驴的后代和雌性马。反过来说，一头母驴和一匹雄马的后代是一种不同的动物 - 一种可怕的动物。因此，不同的物种是父亲，哪一个是母亲。

一种杂交是可行的，另一种杂种不是

骡子和缰绳都是不育的，因为驴和马具有不同数量的染色体，遗传物质存在于其上的蛋白质结构。然而，酵母，植物，鱼类和两栖动物(与哺乳动物相反)可以产生可育的杂种。分子发育生物学教授Gert Jan Veenstra说：“例如，在青蛙中，可能会出现染色体重复，其中来自父亲和母亲的整套染色体被传递给下一代。”

然而，还有另一个问题：一些杂交种不可行，而另一种杂交方式则是。胚胎在遗传上是相同的，但在生存能力方面存在差异，这取决于父亲物种和母亲物种。Veenstra说：“即使它对进化至关重要，但有活力和无活力的杂种的机制至今仍未知。”

杂交非洲和西方爪蛙

科学家在研究中发现了这种现象，其中有两种相关的青蛙物种：非洲爪蟾(Xenopus tropicalis)和非洲爪蟾(Xenopus laevis)(也分别称为西非和非洲爪蛙)。当雌性非洲爪蛙与雄性西方爪蛙交配时，胚胎是可行的。然而，反过来，杂交雄性非洲爪蛙和雌性西爪蛙会导致胚胎在发育的早期阶段死亡。为什么这样，仍然不清楚。

研究人员报告了这次杂交过程中出了什么问题：西方爪蛙的母体分子机制无法完全识别非洲爪蛙的父本染色体。父本染色体的两个特定片段与母体细胞不相容，因此细胞分裂期间染色体的分离被破坏。这些细胞现在缺乏大量重要基因，例如代谢基因，因此很快死亡。

这表明，在混合动力车方面存在很强的不对称性，这取决于父亲物种和母亲物种。“这些发现很重要，因为这种杂交种存在于自然界中，在某些情况下会导致新物种。当新物种出现时，似乎有一段转变期：密切相关的物种能够产生可行的后代，但如果由于染色体不再相容，导致杂交的不对称结果。当物种进一步分离时，杂交不再导致可行的后代。我们在这里展示了这种现象背后的细胞机制，“Gert Jan Veenstra说。

雄性西方爪蛙和雌性非洲爪蛙的可行杂种也揭示了一种分子机制：寄生DNA元件(转座子)在其中一个基因组中被激活。Veenstra说：“女性的免疫系统并不能识别父母的转座子，因此不能抑制它们。因此，寄生DNA元件现在能够发挥新的作用：它们可以作为影响基因活动的调节DNA。这可能对新物种的形成和特征产生很大影响。“这些发现发表在Genome Biology(Elurbe等，2017)。

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