违背生物学基本定律——科学家发现现实生活中的嵌合体

　　之前对黄疯蚁的基因分析结果表明，这种物种的雄性每条染色体都有两个副本。这是非常出乎意料的，因为雄性通常是从蚂蚁、蜜蜂和黄蜂的未受精卵发育而来的，因此每条染色体应该只有一条母系拷贝

　　

       

国际研究人员对黄疯蚁进行了研究，发现这种雄性蚂蚁是嵌合体，体内含有来自不同亲本细胞的两个基因组。这种独特的生殖过程源于一个受精卵，经历了母核和父核分开的分裂，这是前所未有的，挑战了基本的生物遗传法则，即个体的所有细胞都应该包含相同的基因组。

雄性黄疯蚁表现出一种独特的特征，即拥有两个不同的基因组，每个基因组都包含在不同的细胞群中。

黄疯蚁，科学上被称为Anoplolepis gracilipes,，是全球最具破坏性的入侵物种之一。尽管如此，一个国际研究小组对它的破坏能力并不感兴趣。相反，他们的研究集中在其独特的繁殖过程上，因为这种蚂蚁的雄性同伴长期以来一直困扰着科学界。

“之前对黄疯蚁的基因分析结果表明，这种物种的雄性每条染色体都有两个副本。这是非常出乎意料的，因为雄性通常是从蚂蚁、蜜蜂和黄蜂的未受精卵发育而来的，因此每条染色体应该只有一条母系拷贝，”美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)助理教授、《Science》杂志最近发表的文章的主要作者Hugo Darras博士解释。“考虑到这一点，我们决定在随后的实验中调查这一令人困惑的现象。”

两个基因组在不同的细胞群中

结果非常惊人。迄今为止，人们一直认为，黄疯蚁的雄性在其身体的所有细胞中都携带着相同的两组染色体。然而，该团队能够证明这个前提是不正确的。

“我们发现雄性蚂蚁在身体的不同细胞中有母体和父亲的基因组，因此是嵌合体。换句话说，所有雄性都有两个基因组，但它们身体的每个细胞只包含两个基因组中的一个，”Darras总结道。

通常，在多细胞生命形式中——无论是人、狗还是蝙蝠——单个个体体内所有细胞都含有相同的遗传物质。

嵌合雄性黄疯蚁大脑的纵向切片，显示雄性组织分别由只携带母体或父亲基因组的大细胞群组成。

研究小组得出结论，雄性黄疯蚁是嵌合体:它们从受精卵中发育而来，其中两个亲本配子实际上并没有融合。相反，母系细胞核和父系细胞核在同一个卵子中分开分裂，这意味着产生的成年雄性具有双亲的DNA序列，但在不同的体细胞中。    

当配子融合时，根据精子携带的遗传信息，从卵子中发育出一个女王或一个工蚁。目前尚不清楚是什么机制决定了亲本配子是否发生融合。

嵌合和黄疯蚁:一种以前不为科学所知的繁殖模式

嵌合体是细胞含有不同遗传物质的个体。它们自然存在于某些物种中，比如珊瑚和琵琶鱼，在这些物种中，分开的个体可以融合成一个个体。嵌合现象也可以在人类和其他胎盘哺乳动物中发现。在怀孕期间，母亲和胎儿可以交换少量细胞，因此后代通常有几个细胞含有与母亲相同的遗传物质。这种小规模的交换也发生在子宫内的双胞胎之间。

“与这些已知的案例相反，黄疯蚁的嵌合不是来自两个独立个体的融合或它们之间的细胞交换。相反，这个过程起源于一个受精卵。这是独一无二的，”Darras总结道。       

因此，雄性黄疯蚁的发育似乎违反了生物遗传的基本法则之一，即个体的所有细胞都应该包含相同的基因组。

参考文献:

“Obligate chimerism in male yellow crazy ants” by H. Darras, C. Berney, S. Hasin, J. Drescher, H. Feldhaar and L. Keller, 6 April 2023, Science.