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【科學珍聞】為什麼要「有性」?月見草告訴你

yam蕃薯藤新聞/廖士睿 撰稿 2012.06.07 00:00
  以人類的觀點來說,「性」可能是一件有趣的事情,不過這卻需要投入大量的體力而且不意味著能夠得到回報。演化生態學者對這個議題一向十分著迷,為何多數生物的繁殖策略都不像細菌般的簡單容易呢?。密西根理工大學(Michigan Technological University)的生物學家現在已經找到一個很好的理由說明為什麼要有性:進行有性生殖可以增加對疾病的抵抗力。   為了測試研究團隊的想法,Erika Hersch-Green選擇了32種不同種類的北美原生的報春花科(Primulaceae)植物俗稱月見草(evening primroses)進行比較,這32種植物中有16種是進行有性生殖,而另外16種則是以無性生殖繁殖。   科學家相信有性生殖能夠提供兩大優勢:一、可以快速排除不好的突變基因庫,藉此將親代遺傳基因重新洗牌;二、提供新基因重組的可能性,幫助生物適應環境。為了找出基因重組的證據,Hersch-Green與其研究團隊將32種植物的chitinase (pronounced KIE-tin-ace) A基因序列排序出來,這是一段所有植物用來製造幾丁質分解酶(chitinase)的基因,並藉以辨識並對抗植物白粉病(powdery mildew)。然而這些植物的此基因在某些核酸位點並不相同,也意味著它們所製造的幾丁質分解酶會有些許變化。   在研究人員知道這些物種的基因序列後,藉由數學模型比較這些基因的差異。研究人員發現與月見草的近緣物種比較起來,利用有性生殖的月見草有4段基因位點與其近緣種有所不同,但利用無性生殖的月見草卻沒有改變。此外,行有性生殖的月見草具有較高的基因表現度,也就是說能產生更多的幾丁質分解酶。   Hersch-Green同時也觀察白粉病是如何在12種不同基因型的無性生殖月見草當中引起病徵,那些持續感染白粉病的月見草對於環境適應力變得比較弱而生產較少果實。基因的變化能夠增加幾丁質分解酶的表現量且降低疾病的傷害程度,也因此Hersch-Green認為月見草中常見的病原體是一種重要的天擇因素,也就是說有性生殖能提供生物演化上優勢,不過直到現在仍沒有證據能夠支持基因重組所提供的優勢為何。   資料來源:E. I. Hersch-Green, H. Myburg, M. T. J. Johnson. Adaptive molecular evolution of a defence gene in sexual but not functionally asexual evening primroses. Journal of Evolutionary Biology, 2012

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