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在哺乳動物中，當(dāng)雄性精子與雌性卵子結(jié)合時才會產(chǎn)生后代。但研究人員發(fā)現(xiàn)，在自然界部分昆蟲、蜥蜴和鳥類繁殖時并不需要雄性參與，后代可以從單獨的卵子發(fā)育而來。這一過程被稱為孤雌生殖。
此前，有科學(xué)家在沒有父本基因輸入的情況下培育出了小鼠和蛙。但這是在實驗室培養(yǎng)皿中通過修補卵細(xì)胞產(chǎn)生的后代，并非通過賦予雌性動物孤雌生殖能力做到的。
而近日發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》的一項研究中，科學(xué)家首次通過基因工程，在通常需要雄性伴侶才能繁殖的雌性動物觸發(fā)了孤雌生殖。
研究合著者、英國劍橋大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Alexis Sperling說，早期研究已經(jīng)確定了孤雌生殖的候選基因。而她和團隊不僅精確定位了這些基因，還通過在另一個物種中激活它們來確認(rèn)其功能。
為了確定孤雌生殖的基因，Sperling和同事對兩種果蠅的基因組進行了測序，其中一種是有性生殖果蠅，另一種是孤雌生殖果蠅。
然后，研究人員將孤雌生殖果蠅卵細(xì)胞與只能進行有性生殖的果蠅卵細(xì)胞基因活性進行了比較，確定了44個可能參與孤雌生殖的基因。接著，研究人員嘗試改變通常不能孤雌生殖的黑腹果蠅的等效基因。
在嘗試了各種基因組合后，研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種可誘導(dǎo)約11%雌性果蠅進行孤雌生殖的基因組合。這些經(jīng)過基因工程改變的果蠅的一些后代也能孤雌生殖。
孤雌生殖誕生的果蠅只從它們的母親那里獲得基因，但它們并不總是父母的克隆體。盡管孤雌生殖的卵子通常只有兩組染色體，但也有些后代有三組染色體。
Sperling指出，一些農(nóng)業(yè)害蟲能夠通過孤雌生殖快速繁殖，這加劇了它們對作物的破壞能力。例如，在英國，由于廣泛使用殺蟲劑破壞了雄蛾的繁殖能力，一種雌蛾由有性生殖轉(zhuǎn)向孤雌生殖。現(xiàn)在飛蛾已經(jīng)成為一種主要害蟲。因此，她希望研究哪些害蟲防治策略會促使害蟲依賴孤雌生殖，這將幫助控制害蟲。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.006
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