部分鳥類實行一夫多妻制的好處:阻止了有害的基因變異
根據巴斯大學米爾納進化中心領導的一項研究,有多種性伴侶關係的鳥類物種的破壞性突變較少。這項發表在《進化論》上的研究提供了第一個證據,證明一夫多妻制如何提高了野生種群的自然選擇效率。
當研究小組首次對一夫多妻制的紅頸笛鯛的基因組進行測序時,他們發現它們攜帶的有害突變較少。
大多數鳥類在每個交配季節與一個單獨的配偶形成聯繫,而某些物種如天鵝或雁則是終身交配。
相比之下,一些鳥類物種是一夫多妻制,每個繁殖季節有幾個伴侶,然而,目前還不清楚為什麼它們會進化出不同的交配系統。
巴斯領導的一個國際科學家小組分析了150種鳥類的基因組,這些鳥類橫跨所有主要鳥類家族,來自世界各地,包括首次測序的六個物種。
通過計算從個體的母親和父親繼承的基因之間的差異(稱為雜合度),他們能夠估計每個物種的遺傳多樣性水平。
他們還研究了每個物種中基因突變的頻率,以及這些突變是否改變了它們所編碼的蛋白質的序列或”沉默”。前者被稱為非同義詞多態性,通常對個體有害,而沉默的突變通常是無害的。
與他們的預期相反,他們發現一夫多妻制的物種總體上並不比一夫一妻制的物種更具多樣性,儘管少數有一夫多妻制的雌性物種的遺傳多樣性高於預期。
他們還發現,相對於沉默突變的數量,一夫多妻制物種改變蛋白質序列的潛在破壞性突變明顯較少。
巴斯大學生命科學系的博士生Kees Wanders由NERC GW4+博士培訓合作項目資助,是該論文的第一作者。
他說:”物種是通過自然選擇進化的,從長遠來看,有害的突變會從種群中移除,因為具有突變的個體不能存活足夠長的時間來繁殖,或者俱有有益適應性的個體存活時間更長。然而,物種也通過性選擇進行進化,在這種情況下,進化是由個體為獲得配偶而競爭形成的,因此只有最理想的特徵才能成功地傳給後代。這項研究表明,性選擇與鳥類的自然選擇相一致,因此有害的突變在一夫多妻制的種群中被更有效地清除,在這種情況下,性選擇特別強。我們仍然不知道為什麼一些鳥類物種是一夫多妻制,而大多數鳥類在一個繁殖季節甚至終身都是成對的。”
“關於這些物種為什麼會進化出一夫多妻制,目前有許多不同的理論,但是我們已經發現了第一個證據,即它通過根除有害的突變和避免近親繁殖的影響而提高了自然選擇的效率。以前其他人在實驗室裡對果蠅進行了觀察,但這是第一次在鳥類的野生種群中觀察到它。”
巴斯大學米爾納進化中心高級講師、該論文的最後一位署名作者Araxi Urrutia博士說。”一個假設是,在一夫多妻制的物種中,個體不容易找到配偶,必須走得更遠才能找到繁殖夥伴,這將意味著這些物種中會有更多的遺傳多樣性。然而,我們驚訝地發現沒有證據證明這一點–相反,我們發現這些物種的有害突變較少。儘管有這種明顯的進化優勢,大多數鳥類傾向於粘在一起養育它們的雛鳥,因為這使它們的後代有更好的生存機會。”