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科學傢發現日本蝸牛進化過程:繁殖過程太復雜

扁蝸牛科的真厚螺屬蝸牛是一類主要分佈在日本的陸生蝸牛,其中有些物種有時會出現具有“左旋”螺殼的個體,而絕大多數腹足類物種的螺殼是“右旋”的。這些左旋的真厚螺屬蝸牛或許電梯維修費用應該被視為一個單獨的物種。一項新研究顯示,它們也具有與正常蝸牛交配的能力。

與普通的蝸牛相比,“左撇子”蝸牛更令科學傢感興趣,因為它們的生殖器位於頭部的另外一側,正常的“面對面”交配方式對它們來說難度很大,甚至應該是不可能的。然而,新研究指出,兩隻螺殼旋轉方向相反的蝸牛能夠通過扭轉生殖器的方式克服障礙,實現面對面交配。

許多年來,螺殼右旋的Euhadra aomoriensis和左旋的Euhadra quaesita被認為是兩種獨立的蝸牛,它們具有互成鏡像的解剖結構,因而被認為不可能發生交配。不過,英國諾丁漢大學和日本東北大學的研究者發現,這兩種蝸牛有時能把生殖器扭轉到一個合適的姿勢,從而進行正常的面對面交配。研究人員還分析瞭兩種蝸牛的基因組,揭示瞭它們的共同祖先和遺傳相似性。

“我們驚訝地發現,不同螺旋方向的真厚螺屬蝸牛有時能進行交配。出乎我們意料的是,它們的DNA裡也隱藏著證據。之前我們認為鏡像蝸牛個體之間不可能發生面對面交配,”論文第一作者、諾丁漢大學研究者安格斯·戴維森說,“我們的研究顯示,盡管交配——以及基因的流動——在這兩類蝸牛之間很罕見,但發生的頻率已經足夠高,它們應該被認為是單一的物種。事實表明,交配問題其實主要是行為學上的,需要生殖器的扭轉,而不是物理學上的不匹配。”

“來自日本博物學者的報告讓我們非常驚訝,他們描述瞭左旋和右旋蝸牛之間的交配行為。不過,在生物演化中,即使罕見的事件也可能對基因產生相當巨大的影響。”合作科學傢、日本東北大學的Satoshi Chiba教授說,“通常情況下,蝸牛有時可以根據螺殼的旋轉方向劃分為單獨的物種,因此這項工作對其他蝸牛物種的分類有所啟示。”

戴維森博士說:“正如以往研究所揭示的,造就鏡像蝸牛的同一組基因,也與其他動物——包括人類——身體上出現鏡像結構有關。未來對蝸牛自然分化的進一步研究將使我們有機會瞭解器官在台中電梯維修身體裡如何放置,以及這一過程為什麼有時會出錯。”菜梯保養

真厚螺屬蝸牛的“手性”倒轉為科學傢研究兩個物種從同一個祖先演化而來的可能性提供瞭絕佳機會。在此之前,有兩項獨立進行的研究利用線粒體DNA對兩類蝸牛的演化歷史和遺傳關系進行瞭研究,但得出瞭非常不同的結論。

在新研究中,科學傢利用軟體動物專傢網絡和日本相關人士的幫助,對兩類蝸牛之間可能的交配行為進行研究,觀察到瞭5個實例。研究者還利用先進的DNA掃描技術對兩類蝸牛的DNA進行分析,揭示瞭二者之間的基因交流情況。接下來,研究人員希望用同樣的方法鑒別出導致蝸牛出現鏡像現象的基因,這或許能幫助我們瞭解其他動物中的同類現象。

戴維森對左旋變異蝸牛的研究還曾經登上過國際新聞的版面,當時他發起瞭一場為“左撇子”蝸牛Jeremy尋找配偶的運動,希望找到一隻同樣左旋的蝸牛與之交配,從而獲得能夠用來研究這一罕見遺傳現象的後代。

這場運動的結果還算成功,隻不過Jeremy沒有收獲“愛情”,而是那兩隻被選中的蝸牛結合瞭,並產下瞭後代。傑雷米在不久前死去,而它離世之前曾與一隻名為“Tomeu”的蝸牛交配並產下瞭後代。這些小蝸牛將在諾丁漢大學接受科學傢的研究。

Tomeu目前已經被英國桑格研究院選中參與“25 Genomes”項目,這或許將幫助科學傢描繪出左旋蝸牛的DNA藍圖,從而找出導致這一奇特現象的原因。
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