生物學(xué)上第一次！ 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)首個(gè)有兩套DNA的動(dòng)物

　　黃瘋蟻。圖片來源：Stephen Belcher

　　黃瘋蟻得名于它們?cè)谑艿礁蓴_后的瘋狂舉動(dòng)。德國研究人員的一項(xiàng)研究稱，它們之所以瘋狂還有另一個(gè)原因——雄性黃瘋蟻是兩種敵對(duì)細(xì)胞譜系的混合體。其他生物有時(shí)也會(huì)形成這樣的嵌合體，但這通常是一種發(fā)育事故，而黃瘋蟻卻是已知的第一種將這種特性作為生命基本特征的動(dòng)物。相關(guān)研究4月6日發(fā)表于《科學(xué)》。

　　黃瘋蟻是一種臭名昭著的入侵物種，主要分布在東南亞和大洋洲，對(duì)無脊椎動(dòng)物甚至一些小型哺乳動(dòng)物構(gòu)成威脅。在爪哇南部的澳大利亞圣誕島，黃瘋蟻捕殺了大量該地區(qū)特有的紅蟹。

　　關(guān)于黃瘋蟻怪異生物學(xué)特征的第一個(gè)線索來自對(duì)其基因組中散布的遺傳標(biāo)記的研究。雄性黃瘋蟻似乎攜帶了兩個(gè)版本的遺傳標(biāo)記。這是一個(gè)令人困惑的特征，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)螞蟻中，雄性螞蟻是由未受精卵發(fā)育而來，因此只有一個(gè)基因組拷貝。

　　一些螞蟻物種偶爾會(huì)有“二倍體”雄性，即有兩個(gè)基因組拷貝，但這些雄性通常是不育的。德國美茵茨大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Hugo Darras指出，黃瘋蟻的所有雄性都是二倍體，這真的很奇怪，似乎完全說不通。

　　為了確定發(fā)生了什么，Darras團(tuán)隊(duì)分析了從東南亞收集的黃瘋蟻單個(gè)細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)雄性細(xì)胞只包含螞蟻基因組的一個(gè)拷貝，但這種基因組在細(xì)胞之間是不同的。有些細(xì)胞擁有存在于蟻后中的譜系，由“R”染色體定義，而其他細(xì)胞則攜帶不同基因組的一個(gè)單獨(dú)拷貝，由“W”染色體定義。

　　蟻后的細(xì)胞中有兩個(gè)W基因組拷貝，而不育的雌性工蟻的每個(gè)細(xì)胞中都有每個(gè)譜系的一個(gè)拷貝。Darras團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，雄性的嵌合體在螞蟻的種姓制度中起著至關(guān)重要的作用。

　　所有蟻后的卵細(xì)胞都攜帶R基因組的一個(gè)拷貝。如果這個(gè)卵子被具有R基因組的精細(xì)胞受精，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)蟻后。然而，如果卵子被W精子受精，則有兩種可能的結(jié)果：如果兩個(gè)含有基因組的細(xì)胞核融合，就會(huì)形成二倍體工蟻；如果細(xì)胞核不融合，卵子就會(huì)發(fā)育成一個(gè)嵌合的雄性，一些細(xì)胞攜帶R基因，另一些細(xì)胞攜帶W基因。

　　美國洛克菲勒大學(xué)生物學(xué)家Daniel Kronauer說：“就我們所知，這是一種無與倫比的生物學(xué)現(xiàn)象?！秉S瘋蟻的嵌合體可能有助于提高該物種逃避生態(tài)系統(tǒng)不利影響的能力。蟻后有專門的器官儲(chǔ)存來自多個(gè)雄性的精子。這意味著一個(gè)單獨(dú)儲(chǔ)存R和W精子的蟻后可以建立一個(gè)新的蟻群。

　　澳大利亞詹姆斯·庫克大學(xué)生態(tài)學(xué)家Lori Lach想知道，研究人員是否可以利用它們奇特的生物學(xué)特性阻止螞蟻種群擴(kuò)大。