從卵生到胎生 海洋蝸牛解開繁殖進化之謎
產卵，早在動物進化到陸地之前就已出現。這是卵生動物的繁殖模式。另一個與之相對的，隨著動物越來越復雜而出現的繁殖模式，則是胎生。
整個進化過程中，包括昆蟲、魚類、爬行動物和哺乳動物在內的動物界，都經歷了許多獨立的生命過渡。科學家們已經了解了其中很大一部分。但是，一直以來人類都沒有解開從卵生到胎生這一重要進化步驟中的基因之謎。
在新一期《科學》雜志上，奧地利科學技術研究所、英國謝菲爾德大學、瑞典哥德堡大學研究人員組成的國際研究小組，利用一只不起眼的海洋蝸牛——薩克斯濱螺，揭開了這個秘密。
這種海洋蝸牛，在過去10萬年內成功進化出了活產，也就是胎生。從漫長的進化史角度來看，10萬年只是一眨眼的工夫，但這卻是一個獨特的揭示遺傳奧秘的機會。
一只不起眼的海洋蝸牛——薩克斯濱螺，在過去10萬年內成功進化出了活產，也就是胎生。活產使得薩克斯濱螺能夠占據并適應不同的棲息地。這導致了許多大小、形狀和行為各異的“生態型”的進化。
圖片來源：弗雷德里克·普萊耶爾/《科學》
一個物種一百多個名字
海洋蝸牛是世界上被錯誤識別最嚴重的生物。
英國《衛報》此前曾報道，幾個世紀以來，科學家們不斷將其描述為新物種或亞種，多達100多次。
這種混亂一方面源于該物種會發生許多貝殼變異和棲息地變化。但最重要的是，薩克斯濱螺具有獨特的繁殖模式。它已經進化出活產，而共享其棲息地的“近親”海洋蝸牛們還在產卵。
研究人員表示，幾乎所有哺乳動物都會活產，這種功能伴隨著它們的進化，已進行了大約1.4億年。然而，在這項研究中，他們發現海洋蝸牛的活產不僅是完全獨立進化的，而且還是在較近時間發生的。
該團隊同時還有另一個重要發現：向活產繁殖模式的轉變，是由分散在蝸牛基因組中的大約50個基因變化引起的。
一步步拋棄原有模式
研究人員利用全基因組序列，推斷了薩克斯濱螺和其他還在產卵的“近親”的系統發育樹，即進化“家譜”。
令人大開眼界的是，活產是薩克斯濱螺與近親們唯一的區別特征。但薩克斯濱螺似乎還沒有形成單一的進化群體。這種繁殖策略和祖先之間出現的不匹配，最終使研究團隊能將活產的遺傳基礎，與整個蝸牛基因組中的其他遺傳變化區分開來。
研究人員識別出了50個基因組區域，這些區域似乎共同決定了基因的主人是產卵還是直接活產。雖然目前還不確切知道每個區域的作用，但通過比較卵生和胎生的基因表達模式，研究人員將其中許多區域與生殖差異聯系起來。
最終他們發現，活產這樣重大的變化，絕非什么戲劇性的驟然變化，而是通過10萬年中的許多點滴突變，一步步積累進化而成。
依然無法勘破的演化奧妙
轉為活產，使小小的海洋蝸牛能夠擴散到新的棲息地。這些地方，一般的卵生動物是無法生存和繁殖的。誠然，這兩種生育方式都能完成繁衍后代的任務，但它們的益處和代價卻截然不同。為什么這些蝸牛又要進化出活產？好處究竟是什么？這依然是個謎。
研究人員推測，這種轉變可能還是出于自然選擇對卵子的保護——卵子可以在母親體內孵化。而卵生動物的卵子則更容易受到干燥、物理損壞和捕食者的影響。但奇怪的是，這樣雖然解決了一定問題，但肯定會付出其他代價。因為活產意味著對后代的“額外投資”，意味著母體在保護自身和保護后代之間“走鋼絲”，這對海洋蝸牛的生理系統和免疫系統都提出了嚴格要求。此次研究發現的許多基因組區域，很可能也要參與應對這些挑戰。
從演化的角度，人們現在還勘不破其中的奧妙。
因此，盡管這項發現為了解從卵生到胎生的轉變提供了大量線索，但仍有大量問題有待解答。對科學家來說，他們才剛剛開始接觸到這一知識的表面。下一步，研究人員希望繪制每個突變的功能圖譜，揭示每種基因變化如何塑造繁殖中的各種“游戲規則”。
（原標題：從卵生到胎生用了10萬年——解開海洋蝸牛繁殖進化的基因之謎）
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