圣彼得堡国立大学和俄罗斯国家科学院动物学研究所的研究人员发现,在至少500万年前就分开,(差不多与人类和黑猩猩分开的时间相同)并且在谱系上相隔较远的蝴蝶种类Melitaea didymaM. Acentria,有时候会进行杂交。这种定期的种间杂交可以让数量较少的Acentria蝴蝶保留遗传多样性,这也意味着可以提高自身的存活几率。这项研究得到俄罗斯科学基金会的支持,研究结果发表在Molecular Ecology杂志上,让科学家重新看待对生命有机体的进化。

一般认为,杂交生成物是不同的遗传形态进行杂交之后等到的有机体,在自然界中没有人的参与很少能得到这种有机体。通常这种生成物是与近亲物种有关。比如,在一些红虫的种群(浮游生物甲壳纲)中会发生杂交,这让确定不同物种之间的界限变得很困难。但是进化中也有在相隔非常远的亲本之间发生自然杂交的例子:比如Homo sapiens和尼安德特人,他们共同的祖先生活在大约80万年之前。

圣彼得堡国立大学和俄罗斯国家科学院动物学研究所的研究人员成功发现了相隔更加遥远的物种之间发生的杂交:即Melitaea didymaM. Acentria棋盘蛱蝶的杂交,它们生活在叙利亚北部著名的滑雪胜地赫尔蒙山的山坡上。它们共同的祖先生活在至少500万年之前,它们在进化树上的距离与现代人和黑猩猩的距离差不多(600万年)。为了获得这一结果,科学家们对三种蛱蝶的27个基因组进行了全基因组的测序和分析。

结果表明,一些数量较少的Acentria蝴蝶会定期与更常见的didyma蝴蝶进行杂交,这对于Acentria蝴蝶来说保证了新基因的流入。总体来看,物种灭绝的原因之一是遗传多样性的丧失。因此,通过和远亲的杂交,Acentria蝴蝶补充了遗传资料,这对于它们来说可能就是生存下来并在之后进行进化的因素。此外,研究人员支持,种间杂交在这种情况下不是全面进行的,只有一部分个体会进行杂交,但这对于稳定基因流的产生来说已经足够。科学家们还成功抓到了一只种间杂交的蝴蝶。

“在研究Acentria蝴蝶的结构时,我们注意到它的外貌和didyma蝴蝶有相似的地方,而这是出乎我们意料的,因为这两种蝴蝶并不是近亲。通常这种一致性是对相似环境进行适应的结果,但有时候是种间杂交产生的结果。我们对全基因组进行了分析,结果表明这是一条从didyma蝴蝶到Acentria蝴蝶的单向基因流”,文章第一作者、圣彼得堡国立大学研究生伊莲娜·巴任科娃说道。

圣彼得堡国立大学教授、俄罗斯国家科学院动物学研究所主任研究员法拉基米尔·鲁赫塔诺夫说,杂交的结果一般是不同的物种合为一种物种,或者是出现没有生殖力的下一代,也就是进化终止。因此,认为通过新的遗传资料来“变得富有”在不久之前都还是被认为在原则上是不可能的。但是,近年来出现了越来越多的文章,使得科学家们必须按照另一种方法对生物进化的过程进行审视。

“我感觉我们正处于科学研究成果体系更替的阶段。生物学家长期以来都坚信可以用树状图来表示生物的进化。也许,这种比喻不完全准确,可能很快就被抛弃”,弗拉基米尔·鲁赫塔诺夫说,“种间杂交使得通过生命网络的形式来表现进化将更加准确,在这个网络中,新出现的分支由于基因的交换而互相平行。此外,我们发现了还未经充分研究的支持遗传多样性的自然机制,这对于保留生物体多样性方法的研究有着重大意义。”

其他信息:

该研究得到俄罗斯基金会第№ 19-14-00202号资金支持。