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研究人员揭开了“玛丽”鱼繁殖背后的秘密

据诺丁汉大学的科学家称,一条绰号为“玛丽”的雌性棘鱼在体内受精后产下了后代。

来自生命科学学院的研究小组在一次前往外赫布里底群岛收集野生刺鱼的探险中收集了玛丽,这些刺鱼是广泛科学研究的全基因组测序模型。

在《科学报告》上发表的一篇论文中,他们首次发现了正常产卵物种的内部受精和婴儿发育,并成功分娩。

三刺棘鱼,即棘鱼,是一种在北半球淡水和沿海水域都很常见的小鱼。在正常的繁殖过程中,雄性刺鱼会筑巢,并通过跳“之”字形舞来引诱雌性在巢中产卵。然后雄性会把雌性赶走,使整个集群受精。然后,它会用鳍扇着鱼卵,在两周左右的时间里为它们充气,保护和照顾它们,直到它们孵化。

玛丽不寻常的怀孕意味着,当人们注意到这只“处女”棘鱼的困境时,它已经被卵子束缚住了,濒临死亡。因此,为了挽救幼鱼的生命,人们决定让它进入睡眠状态,并通过剖腹产娩出接近完整的胚胎。在诺丁汉的水族馆里,54个胚胎成功分娩,孵化成鱼苗并成长为成年,其中约有20个存活了近三年。这个团队还在正常的水族馆条件下成功地从玛丽的后代中繁殖出来。

生命科学学院的劳拉·迪恩博士说:“当我们在外赫布里底群岛的实验室里对玛丽进行检查时,我们对我们的发现感到震惊。”她看起来就像一条普通的卵卵鱼,所以当我们发现她的卵巢里几乎发育完全的胚胎时,我们简直不敢相信。这在产卵的物种中几乎是闻所未闻的。这些胚胎非常健康,没有任何畸形,大多数胚胎都能过上正常的成年生活。”

这一发现是迄今为止鱼类中唯一的这种受精和产下活后代的记录,因此研究小组非常热衷于调查这是如何发生的。有三种已知的机制可以使鱼类的异常繁殖发生。第一种是孤雌生殖,也就是鱼自己克隆,第二种是雌雄同体,同时拥有雄性和雌性的性器官。

劳拉说:“我们能够排除这两种可能性,因为在孤雌生殖中,她的后代在基因上与母亲完全相同,或者,如果是雌雄同体,他们只会有她的基因版本,没有其他地方的基因输入。”所以,我们对后代做了一些非常简单的基因测试,发现他们有玛丽没有的基因版本,所以他们一定有父亲。

“我们的理论是,精子以某种方式进入了鱼体内,使卵子受精,然后发育成正常的双亲胚胎。可能发生的事情是,她进入一个巢穴产卵,而另一个雌性已经在那里产下了卵,卵上覆盖着雄性刺鱼的精子。不知怎么的,巢里的一些精子肯定进入了玛丽体内,大概是通过她的卵子管,使她体内的卵子受精,但她从来没有下过蛋。”

进化生物学副教授安德鲁·麦科尔说:“虽然这个几乎是偶然的发现揭示了一种非常罕见的现象,但它可能有助于我们理解贯穿生命之树的一个真正重要的变化。”大多数动物下蛋,但有些动物(包括几乎所有的哺乳动物,但很少有鱼)把卵留在体内,生下活的幼崽。虽然这在进化中似乎是一件很难做到的事情,但这条小鱼似乎几乎是自己做到的!”

在20世纪50年代发表的一篇论文中,棘鱼体内受精卵的发现只被记录过一次,但它只是作为一张没有胚胎的鱼的照片被记录下来。

研究人员现在正在积极地寻找,在随后的苏格兰捕鱼探险中,更多的雌性棘鱼可能会出现同样的现象,看看是否有可能这不仅仅是一个奇怪的事件,而是该物种生殖机制进化或遗传变化的迹象。

他们还希望获得资金,以研究允许胚胎在水中发育的内部机制,这些胚胎通常是在父亲的鼓动和照顾下发育的,而在没有这种照顾的情况下在卵巢液中发育。

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