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杏耀平台性作为微生物的压力管理


 
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为什么性这么受欢迎?为什么会有这么多生物有性繁殖,这个问题在达尔文之前就一直困扰着进化生物学家。达尔文曾写道,“整个物种都还隐藏在黑暗之中。”《基因组生物学与进化》(Genome Biology and Evolution)杂志最近发表了一篇题为《基因变异与此有何关系?》(What's genetic variation got to it?)的文章。饥饿诱导的自体受精提高了草履虫的存活率。”作者认为,杏耀性行为和应激反应背后的分子机制可能比以前认为的更紧密地联系在一起,这为自然界中普遍存在的性行为提供了一个新的解释。
 
一个多世纪以来,性的存在一直困扰着生物学家。与无性繁殖相比,有性繁殖有几个缺点。其中最重要的一条是,每一个有性生物体产生的后代只有无性繁殖个体的一半。例如,如果每个成年人有两个孩子,两个无性繁殖的个体可以产生四个后代,而两个有性繁殖的个体——一个雄性和一个雌性——他们之间只产生两个后代。从进化的角度来看,这是一个惊人的成本,即使不考虑性的其他缺点,比如需要找一个伴侣和这样做的潜在危险(特别是如果你是一只雄性螳螂或黑寡妇蜘蛛)。
 
尽管有这些代价,有性繁殖还是很普遍的,估计99%的真核生物(有细胞核的细胞)至少在某些时候有性繁殖。这一悖论导致了许多假说试图解释几乎无处不在的性。这项新研究的主要作者、明斯特大学(University of Munster)研究小组负责人弗朗西斯科•卡塔尼亚(Francesco Catania)认为,一个流行的解释是,性产生了基因多样性——这就是为什么你和你的兄弟姐妹与你的父母不一样。他们的论点是,这种基因多样性可能会产生一些更能适应变化或恶劣环境的个体。相比之下,无性生殖通常产生的后代与亲本完全相同。
 
单细胞纤毛虫为这一论点提供了一个有趣的对比,因为它既可以进行无性繁殖,也可以进行不产生遗传多样性的有性繁殖(即一种自交)。在它们生命周期的大部分时间里,,草履虫无性繁殖,每个细胞分裂成两个。然而,当一个细胞达到性成熟时,每个草履虫可能会产生两个相同的性核——类似于精子和卵细胞的核。如果另一个草履虫没有交配和交换细胞核,这两个细胞核就会融合在一起。其结果是一种性自体受精,可以产生与父母基因相同的子细胞。因此,在草履虫中,有性繁殖可以与遗传多样性的产生分离,这表明在这种生物中有性繁殖还有其他潜在的好处。卡塔尼亚和他的合作者意识到,这使得草履虫成为一种独特的模型,可以用来研究和潜在地确定这些其他的好处。
 
识别其他原因,p . tetraurelia不得从事性行为,研究人员跟踪调查了文化草履虫的八天,开始后立即受精(天0)和继续过去的细胞又成了有性生殖的能力(6天)。每一天,他们受到的一个子集细胞压力通过加热到高温超过一分钟。有趣的是,他们发现那些刚刚进行自体受精或准备有性繁殖的细胞(第0天和第6天的细胞)比那些快速无性繁殖的细胞更容易在热休克中存活下来。这种生存优势可以解释为什么草履虫在没有产生新的多样性的情况下仍然有性生活,这表明了一种被低估的性的好处:在面对压力时提高了生存能力。

这一发现暗示了性和压力反应之间的机械联系。作者指出,许多热休克蛋白,杏耀平台这是最著名的作用,以保护免受压力,也参与与生殖发育和性有关的细胞过程。因此,在有性生殖过程中,这类蛋白质的表达增加了对压力源的保护。
 
性和压力之间的这种关系有多普遍?虽然草履虫生物学的某些方面是独特的,但卡塔尼亚指出,许多单细胞和多细胞生物进行自我受精, 杏耀介绍 ,经过几代后,可能会产生与父母相同的后代。此外,许多参与生殖和应激反应的蛋白质在真核生物中是古老且高度保守的。因此,性和压力之间的联系可能是普遍的,这一发现可能具有深远的影响。卡塔尼亚说,他们的研究结果引出了几个关于性的起源和维持的新假设:“首先,压力反应和性之间的密切联系可能有助于自然界中性的持续存在。此外,这两条路径通常被认为是不相关的,但实际上可能有一个共同的进化起源。”
 
卡塔尼亚指出,还需要对其他生物进行更多的研究来验证这些想法。然而,我们有理由相信,他们的研究结果可能适用于其他物种。“多年来,对草履虫的研究已经在生物学的许多领域产生了重要的见解。尽管这种模型具有不同寻常的生物学特性,但它还有更多的用途。我们认为,它可以成功地用于对许多生物学现象获得新的见解。”
 
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