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蜜蜂女王如何避免在她的殖民地进行近亲繁殖

当形成精子和卵细胞并且每个染色体对的区段互换时,发生重组或交叉。该过程在维持遗传变异中起着至关重要的作用。乌普萨拉大学生物医学中心的Matthew Webster和Andreas Wallberg研究了蜜蜂的重组。在这个物种中发现的极端重组率似乎对它们的存活至关重要。

像其他社会性昆虫一样,蜜蜂生活在殖民地,主要由工人种姓密切相关的成员组成。工人的高遗传多样性对整个殖民地的生存至关重要。有几种理论可以解释为什么:例如,遗传变异的劳动力可能最适合执行殖民地所需的各种任务,而且不同的殖民地也可能不易患疾病。但是,作为殖民地唯一的肥沃女性,女王如何防止近亲繁殖并保持遗传变异呢?

蜂王以两种方式解决了这个问题。一个是通过一妻多夫制。她与一些无人机交配并使用它们的精子随机施肥,这样工人通常会有不同的父亲。第二种是通过极高的重组率。

通过对30只非洲蜜蜂的整个基因组进行测序,研究团队已经能够以前所未有的细节水平研究重组。蜜蜂中重组的频率高于任何其他动物的重组频率,比人类高20多倍。

重组影响自然选择如何有效促进有利的遗传变异。与此相符,研究人员发现,参与蜜蜂环境新适应的基因也经历了更多的重组。但重组并非完全没有风险。

“重组不仅对蜜蜂有益。当染色体的部分断裂和交换时,由于称为”GC偏向基因转换“的过程,有时会在修复过程中发生错误,”Matthew Webster说。

这个过程导致逐渐固定可能对蜜蜂有害的突变。尽管在人类中发生了类似的过程,但它在蜜蜂中强度超过十倍。随着时间的推移,预计重组会导致基因库的恶化,这一过程似乎在蜜蜂中加速了。极端重组率 - 对维持遗传多样性的蜜蜂群体至关重要 - 价格昂贵。

“没有免费的午餐。甚至连蜜蜂都没有,”马修韦伯斯特说。

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