發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)已知的具有三種不同性別的藻類物種

雖然我們可能認(rèn)為自己的進(jìn)化遠(yuǎn)離斑點(diǎn)綠藻,但我們并沒(méi)有那么不同。幾億年前的一次藻類爆炸被認(rèn)為是讓所有人類和動(dòng)物生命進(jìn)化的原因,而且所有人都告訴我們,就進(jìn)化而言,我們之間只有大約15億年。

顯微鏡圖1
顯微鏡圖1

  此外,根據(jù)一個(gè)日本研究小組的說(shuō)法,藻類實(shí)際上可以幫助我們了解不同的性別系統(tǒng)——比如雄性和雌性——是如何進(jìn)化的。
  東京大學(xué)和其他一些日本大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),一種名為 Pleodorina starrii 的綠藻具有三種不同的性別——“雄性”、“雌性”和團(tuán)隊(duì)稱之為“雙性者”的第三種性別。這是第一次發(fā)現(xiàn)具有三種性別的藻類。

顯微鏡圖2
顯微鏡圖2

  研究人員之一、東京大學(xué)生物學(xué)家Hisayoshi Nozaki說(shuō):“發(fā)現(xiàn)一種具有三種性別的物種似乎非常罕見(jiàn),但在自然條件下,我認(rèn)為它可能并不那么罕見(jiàn)?!?/span>
  藻類不是一個(gè)非常具體的科學(xué)分類。這是使用光合作用獲取能量的大量不同真核生物的非正式術(shù)語(yǔ)。它們不是植物,因?yàn)樗鼈內(nèi)狈υS多植物特征;它們不是細(xì)菌(盡管藍(lán)藻有時(shí)被稱為藍(lán)綠藻),也不是真菌。

顯微鏡圖3
顯微鏡圖3

  從多細(xì)胞巨型海帶物種,一直到可愛(ài)的單細(xì)胞鞭毛藻,一切都可以歸類為藻類。
  因?yàn)樵孱愂且粋€(gè)如此龐大、多樣化的群體,它們的繁殖方式有很多變化,但通常藻類能夠無(wú)性繁殖(通過(guò)克隆自己)或有性繁殖(與伴侶),這取決于它們所處的生命周期階段。這可以是單倍體(具有一組染色體),也可以是二倍體(具有兩組)。
  還有雌雄同體的藻類可以根據(jù)生物體的基因表達(dá)而改變。具有三種性別,包括雌雄同體,被稱為“雌雄雜生(trioecy)”。

顯微鏡圖4
顯微鏡圖4

  但volvocine綠藻P. starrii又與此不同。這種單倍體藻類的雙性形式具有雄性和雌性生殖細(xì)胞。該團(tuán)隊(duì)將其描述為藻類完全獨(dú)有的“新的單倍體交配系統(tǒng)”。
  P. starrii形成32或64個(gè)同性細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)菌落,并具有類似于人類的小型移動(dòng)(雄性)和大型不動(dòng)(雌性)性細(xì)胞。雄性性細(xì)胞以精子包的形式被送到世界各地,以尋找可依附的雌性群體。
  雙性 P. starrii 兩者兼而有之,可以形成雄性或雌性群體,因此可以與雄性、雌性或另一個(gè)雙性者交配。

  上圖:性誘導(dǎo)雄性藻類群落(左)。帶有雄性精子包的雌性群體(中心)。雄性配子分離的雌性群體(右)。
  研究人員特別興奮,因?yàn)槠渌芮邢嚓P(guān)的藻類具有不同的性別系統(tǒng),這意味著這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)告訴我們更多關(guān)于這些性變化如何演變的信息。
  該團(tuán)隊(duì)在他們的新論文中寫(xiě)道:“混合交配系統(tǒng),如三雌性,可能代表了二倍體生物中雌雄異株(有雄性和雌性)和雌雄同體(只有雌雄同體)交配系統(tǒng)之間進(jìn)化過(guò)渡的中間狀態(tài)?!?/span>
  “然而,以前沒(méi)有報(bào)道過(guò)在單個(gè)生物物種中具有三種性別表型的單倍體交配系統(tǒng)?!?/span>

單倍體交配系統(tǒng)
單倍體交配系統(tǒng)

  30年來(lái),Hisayoshi Nozaki一直在東京郊外的相模川收集藻類樣本。該團(tuán)隊(duì)使用了 2007年和2013 年從該河流沿岸的湖泊中采集的樣本進(jìn)行新發(fā)現(xiàn)。
  該團(tuán)隊(duì)分離了藻類群,并通過(guò)剝奪它們的營(yíng)養(yǎng)來(lái)誘導(dǎo)它們進(jìn)行有性繁殖,發(fā)現(xiàn)雙性藻有一個(gè)“雙性因子”基因,該基因與先前發(fā)現(xiàn)的雄性和雌性特定基因是分開(kāi)的。
  雙性細(xì)胞也有雄性基因,但可以產(chǎn)生雄性或雌性后代。
  “在單一生物物種中共存三種性表型在野生種群中可能并不罕見(jiàn),”研究人員總結(jié)道,“持續(xù)的實(shí)地收集研究可能會(huì)揭示其他volvocine物種中進(jìn)一步存在三種性別表型。”
  該研究已發(fā)表在《進(jìn)化》雜志上。

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