有性繁殖被認(rèn)為是混合基因和在競爭中保持自己的生存所必需的。這種理論的一個主要尷尬是被稱為輪蟲的微觀動物，其中一類動物在沒有性別的情況下繁殖數(shù)百萬年。理論說他們應(yīng)該滅絕，但顯然他們不是。那他們是怎么做到的呢?DNA測序現(xiàn)在表明它們通過摻入來自相同或不同物種的其他輪蟲或甚至來自真菌和細(xì)菌的基因來彌補(bǔ)它們的性別缺乏。

你會在池塘或水坑里找到輪蟲。在顯微鏡下，它們是非常可愛的小(小于1毫米)多線無脊椎動物，像微小的槳式蒸汽機(jī)一樣開車。這是一種幻覺，來自圍繞頭部的旋轉(zhuǎn)纖毛圈，驅(qū)使它們前進(jìn)，并通過它們堅韌的小顎流淌著美味的藻類和腐爛的浮渣。

當(dāng)他們的水坑干涸時，輪蟲會縮成看起來像褶皺桶的脫水斑點。他們可以保持這種方式多年，并吹到新池。它們在短短幾個小時內(nèi)補(bǔ)充水分，并且可以有效地修補(bǔ)它們的DNA，在干燥過程中在許多地方破碎。

這個微不足道的小動物對于理解生物學(xué)中最古老的一個謎團(tuán)提出了一個大問題：為什么動物會發(fā)生性行為?

性愛為什么?性是非常低效的。動物浪費了大量的時間和精力來追求和保持交配。更糟糕的是，一半的人口沒有后代。

“為什么要做愛?” 150年前，查爾斯達(dá)爾文首先提出了這個問題。從那時起，進(jìn)化遺傳學(xué)家就想知道為什么性似乎總能贏得無性繁殖的進(jìn)化競賽。

幾十年來，許多理論都被提出并進(jìn)行了辯論。最被接受的是，通過重組親本基因組，性對于改組新的基因組合是有用的。

這使動物能夠適應(yīng)變化的環(huán)境并殖民新的生態(tài)位。重要的是，所有這些新的基因組合都有助于動物通過給它們一個“移動目標(biāo)”來阻止病原體。

動物的性別

在哺乳動物中，有性生殖是必須的 - 我們不能生育。一些爬行動物和青蛙物種通過孤雌生殖繁殖，其中雌性通過自身基因的組合產(chǎn)生二倍體卵。但是，未受精卵產(chǎn)生的后代不如性姐妹更適合。所以無性物種不會持續(xù)很長時間。

許多無脊椎動物可以通過性和無性繁殖，有些(如蚜蟲)只會偶爾沉迷于性生活，以應(yīng)對環(huán)境因素。但除了蛭形輪蟲外，沒有一個從未發(fā)生過性行為。

自從荷蘭科學(xué)家安東尼·范·列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)在他新發(fā)明的顯微鏡下首次看到萵苣輪蟲以來，數(shù)百年來，沒有人發(fā)現(xiàn)過男性。

雌性產(chǎn)卵但沒有減數(shù)分裂(產(chǎn)生精子或卵子的減少部分)，所以她的卵子都含有與她相同的基因組。

蛭形輪蟲的基因組很奇怪。每個基因有兩個拷貝，正如你對二倍體所期望的那樣，但它們是非常不同的。這表明它們起源于6千萬年前基因和基因組分化的兩個物種之間的雜交。

他們的同源染色體有不同的重排，所以他們不能配對減數(shù)分裂。結(jié)論是蛭形輪蟲已經(jīng)避開了6千萬年的性行為。

輪蟲的新DNA

對bdelloid輪狀基因組進(jìn)行測序產(chǎn)生了一個驚人的結(jié)果，因為大約8%的基因看起來很陌生。一些基因是典型的真菌或細(xì)菌，并賦予輪蟲以方便的新特性，例如分解毒素或使用新的食物。輪蟲和其他生物之間的這種“ 水平轉(zhuǎn)移 ”是古老而持續(xù)的。

外來DNA遍布輪蟲基因組。那它是怎么到達(dá)那里的?似乎脫水會在細(xì)胞膜上形成可以吸收DNA的孔。輪蟲在脫水動物中修復(fù)雙鏈DNA斷裂的有效機(jī)制非常適合將外源DNA整合到基因組中。

更加特別的是來自其他輪蟲個體或物種的DNA會發(fā)生什么。它沒有被整合到基因組中的任何地方，而是與適當(dāng)?shù)腄NA序列排列并重組。這意味著特定基因的新版本可能取代舊版本。就像性一樣。

細(xì)菌可以做到這一點

這種從環(huán)境中吸收和使用DNA的能力并非輪蟲所獨有。

細(xì)菌通過裂變繁殖以制造遺傳上相同細(xì)胞的克隆。但它們可以從另一種細(xì)菌菌株中吸收DNA，將其換成常駐基因，并在野外表達(dá)變異蛋白。這種“DNA轉(zhuǎn)化”提供了基因由DNA制成的第一個證據(jù)。

DNA轉(zhuǎn)化只是細(xì)菌用來清除變異和新基因的幾種技巧之一。細(xì)菌也可以通過病毒接收少量外來細(xì)菌基因。

一些細(xì)菌可以通過管狀結(jié)構(gòu)交換長DNA分子 - 甚至整個基因組。這種結(jié)合看起來最像我們認(rèn)為的性行為。

從長遠(yuǎn)來看，有性繁殖仍然是最好的選擇 - 脊椎動物和無脊椎動物。

在它缺席的情況下，像小輪蟲這樣的生物必須找到其他方法來增強(qiáng)它們的基因庫。

遺傳變異對于進(jìn)化成功至關(guān)重要，而不是偽造遺傳變異的理論，輪蟲很好地證實了這一點。