許多動物,女生和男生長得不一樣。有趣的是,有時候某些女生的外貌會很像男生,或是男生看起來很女生。這個 2023 年的論文探討豆娘,一些女生長相男性化的遺傳根源。
The genomics and evolution of inter-sexual mimicry and female-limited polymorphisms in damselflies
豆娘看起來很像蜻蜓,反正是親戚。這種豆娘叫作長葉異痣蟌(common bluetail damselfly,學名 Ischnura elegans),在瑞典南部有豐富的觀察紀錄。
這種豆娘的雄性,男生只有一個長相,女生則有三個。最常見的雌性形貌稱為「O型」,和男生明顯有別;也有些女生很像男的,稱為「A型」。還有一款最少見,原本像是 A,性成熟後卻更像 O,稱為「I型」。
累積的觀察紀錄看起來,不同女生型號的比例,隨著時間變化,演化可謂「平衡選擇(balancing selection)」。
女生長相不同有什麼差異呢?擬人化說,女生希望和優質男生寶寶,但是歪瓜劣棗男也想 do 愛,對女生就是騷擾。男性化外貌的女生,可以降低不蘇胡的性騷擾,交配機會卻也會減少。外貌明顯是女生的女生,情慾交流的機會多,但是更容易被性騷擾,造成負面影響。因此長期下來形成平衡,比例高高低低。
女豆娘長成怎樣,深受遺傳影響。這個論文比較三款女生的基因組,發現奧妙位於第 13 號染色體,其餘都缺乏差異。
演化順序看起來,O型女的染色體,姑且稱之為「O染」,應該是最原始的型號。 後來轉座子(transposable element)作用下,轉移一大段 DNA 形成「A染」,使得這些女生長相變成男的。最後 A染的一部分片段又插入 O染,衍生出兼具兩者特徵的「I染」。
具體上,是哪些基因和遺傳調控,影響女豆娘的外貌呢?關鍵肯定位於偵測到的 DNA 區域中,也確實有發現少數基因,不同款染色體的表現有所差異;可是它們到底做什麼事,目前缺乏頭緒。
一項限制在於,這個論文分析的對象是成年豆娘,但是導致外貌有別的遺傳調控,也許在小時候已經作用。總之就是,目前還不清楚。
進一步思考,生物的一對染色體,由於彼此序列一樣,之間可以互換 DNA 片段。假如兩條染色體間存在明顯差異,就會降低交換的機率;差異很多的話,配不起來,則完全無法互換。
如果染色體上一直有一大段 DNA 無法互換,也就是「連鎖」在一起,裡頭的基因慢慢累積突變,便會逐漸衍生有別於同類的特色,可稱為「超級基因(supergene)」。有些生物的不同型號,便是取決於不同個體間,配備不同的超級基因。
這兒豆娘的狀況,或許能算是超級基因,應該不至於到超級染色體(例如人類的 Y染)。實際上卻觀察到,O、A、I 染所屬的第 13 號染色體,儘管影響外貌的 DNA 片段只佔一小部分,整條染色體的重組互換率,都有所下降。
這應該不是隨機的,有某種天擇力量介入,使得與外貌缺乏直接關係的 13 染 DNA 片段,也跟著傾向分裂。不過是哪種天擇,意義是什麼,仍有待釐清。某個角度看,這也能視為「轉座子」引發的基因組演化。
另一件有趣的發現是,O、A 分化,使得女生有不同外貌這件事,歷史相當悠久。這回主角長葉異痣蟌的近親物種,青紋細蟌(Ischnura senegalensis),也有類似的外貌差異。
仔細比對得知,近親豆娘的「A染」,和主角豆娘可以肯定就是同一款。兩個物種估計在 500 萬年前分家,由此推論,他們的 A染誕生,形成男性化女孩兒的年代,應該超過 500 萬年。
鏡頭轉到同時期的非洲......「猩猩,一起,強大」(X)
可是還有另一個可能,那就是兩個物種分家以後,A染先在主角豆娘誕生,隨後又透過情慾流動,轉移到近親豆娘的族群。目前沒有明確的證據支持,卻也無法完全排除此一可能性。
新聞稿:
Scientists claim to have solved the damselfly color mystery
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