Nature子刊：變異小龍蝦除掉雄性，迅速繁殖欲「統治世界」

導讀：上周《自然·生態學與進化》發表論文聲稱一種叫做「大理石小龍蝦」的物種里已經沒有雄性。它們通過克隆自己，併產生完全相同的、全雌性的後代，而這種生物只是在25年前才由一種叫做小螯蝦的物種變異而來。從整個歐洲、日本和馬達加斯加的情況來看，它們種群迅速擴大，使這個物種成為淡水生態系統的有力侵略者。不過小編認為中國沒有必要擔心，它們的到來只會豐富我們的餐桌和龍蝦產業的GDP！

首次出現

對於大多數物種來說，有可能從化石和DNA序列中推斷出物種起源。但對於「大理石龍蝦」這樣一個物種來說，它們在地球上出現的時間是非常確定的：1995年。那時候，第一隻大理石小龍蝦出現在德國的一家寵物店裡，與原本來自美國南部小溪的類似動物混在一起。

在出售寵物的時候，大理石小龍蝦比其近親更具優勢：它不需要雄性繁殖。相反，雌性能夠產生自己的基因副本，所以任何魚缸都最終可以成為克隆小龍蝦的工廠。現在，研究人員已經證實，這些克隆體已遍布歐洲，已經到達了日本，並開始侵入馬達加斯加的河流。

表面上來說，描述這些結果的論文是關於大理石龍蝦基因組完整測序的工作。而正是對基因組的研究讓研究人員確認來自世界各地的大理石龍蝦實質上是無性系的。所以這篇發表在《自然生態與進化》的文章實質上講述的是一個在不到25年的時間裡這個全新的物種的進化和全球傳播的故事。

「寵物店的女孩」

Pet shop girls

研究人員確信大理石龍蝦的出現還不到25年，是因為這個品種起源於德國的寵物店。這家商店出售了一種起源於喬治亞州和佛羅里達州的物種（Procambarus fallax），當時在它們中間出現了一個非常不同尋常的小龍蝦。它名字的德文叫做「marmorkrebs」，英文翻譯為「有大理石紋的小龍蝦」，即龍紋敖蝦的一種。大理石龍蝦的這些生活習性對寵物店來說特別有吸引力：它是孤雌生殖的，這意味著它是一種能產活卵的全雌性物種。把一隻大理石龍蝦放在一個魚缸里，最終可以作為寵物出售的後代會填滿整個魚缸。

然而，正如我們所看到的太多的例子，寵物往往最終被重新引入野外。而對於大理石龍蝦來說，其繁殖特點雖然在寵物商店是件好事，但這也意味著一隻逃脫或拋棄的小龍蝦最終可能會布滿整個小溪或者河流中。從瑞典到義大利，從荷蘭到烏克蘭，現在已經找到了這種大理石龍蝦。它已經在日本和馬達加斯加生存了下來，並被作為寵物帶回到美國，這意味著它回到美國這裡的野生環境中也只是一個時間問題。

那麼孤雌繁殖是如何發揮作用的，又如何產生一個全新的物種？通常情況下，當動物製造卵子和精子時，它們會去掉兩套染色體中的一套。這樣，當卵子和精子結合在一起時，它們重新建立了兩套染色體的正常集合。在孤雌繁殖動物中，雌性不會擺脫其中一組染色體。這些卵子從它們的母親那最終也獲得兩套，所以從基因的角度來看，他們是母親的克隆體。

在大理石龍蝦的例子中，它的起源和孤雌生殖似乎是相關的。該物種似乎有三套染色體，而不是通常的兩套。如果一個雌性產生了一個帶有兩套染色體的卵子，然後雄性受精可以讓它增加了三分之一的染色體，該物種最早應該是這種情況。

新的基因組序列也證實了這種情況，大理石龍蝦攜帶兩套幾乎相同的染色體，還有第三套不太相關的染色體。（因為每隻小龍蝦很有很多條染色體，這意味著這些大理石龍蝦攜帶大約276條獨立的染色體）。每個基因的額外拷貝也可能是有用的，因為缺乏有性繁殖使得大理石龍蝦的繁殖過程不可能從其基因組中去除受損基因。

科學家預測，大理石龍蝦這個物種最初在卵子生產過程中，其染色體分裂失敗可能是基因突變導致的。所以這種變種的後代也可能會有這樣的傾向。另一種猜測是：當面對三套染色體的時候，大理石龍蝦在繁殖過程中不知道該如何裂分，多以就不分裂了。不管是哪一種情況，大理石龍蝦雌性的卵開始包括所有三組染色體，並能發育成活的成體。實質上，該生物體進化出了一種克隆自己的方式。

遍布全球

Globalization

大理石龍蝦已經取得了顯著的成功，因為生態學研究表明，僅在一個國家（馬達加斯加），其範圍已經從十年的1000平方公里擴大到了100,000平方公里。儘管大理石龍蝦與其美國親戚密切相關，但已經在DNA上已經找到了足夠多的基因改變來區分它們。與此同時，來自世界各地的群體擁有幾乎完全相同的基因- 這一結果基於研究人員測試的來自美國和德國的實驗室個體，德國的寵物店和野生樣品以及從馬達加斯加不同地區獲得的許多個體。換句話說，全球現在充滿了寵物店的不完美克隆體。

通常情況下，一個物種在生態系統中取得成功的前提是，需要一定的基礎遺傳多樣性，這種多樣性可以幫助有機體適應當地的特徵。但在這種情況下，儘管馬達加斯加和瑞典等國家的入侵環境不同，大理石龍蝦似乎正在以最小的適應性進行生存。科研人員獲得的序列中有一些有趣的基因；例如，大理石龍蝦有能夠分解纖維素的酶，（纖維素是一種堅固的聚合物，它構成了植物的細胞壁，並且賦予木頭堅韌的機械性能），而其他大多數動物卻依靠細菌消化纖維素。但是這些基因似乎被其他小龍蝦共享。

大理石龍蝦在全球的蔓延可能對於試圖保護本地物種的生態學家是一個問題，然而這對生物學是很有吸引力的。首先，全球人口將逐漸適應新的環境，而新的基因組為我們提供了一個基線，該基線可以用來確定能夠實現這一目標的基因變化。此外，我們只知道少數幾種已經成功放棄長期有性繁殖的非微生物物種。而現在我們知道基因的變化使這些物種能夠在沒有性的情況下生存下來，所以我們可以觀察這些小龍蝦是否會和其它無性繁殖物種有相同的進化。

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