AngloFaza

Poziom trudności: B2

Źródło: https://www.bbc.com/future/article/20260601-amazon-molly-the-fish-thats-lived-for-100000-years-without-males

Podpowiedzi

Science biology scientific research environmental science

This fish species survived 100,000 years without males. Scientists thought it should be long dead – but it's thriving

This fish species survived 100,000 years without males. Scientists thought it should be long dead – but it's thriving

All-female speciesgatunek złożony wyłącznie z samic have been long thought to be evolutionaryewolucyjny dead ends. So how has one remarkablezadziwiający, niezwykły fish survivedprzetrwał for 100,000 years without males? The answer is revealing new insightsnowe spostrzeżenia, nowa wiedza into how nature keeps genomes healthy.

B1

In the rivers of Mexico and southern Texas swims a fish that shouldn't exist. In the warm, slow-moving waters, she drifts among her all-female shoalwyłącznie żeńska ławica, her silver scales brushing against males of closely related speciesblisko spokrewnione gatunki. It's here that she selects a mate. But in an unusual evolutionary twistnieoczekiwany zwrot ewolucyjny, his genes play no partnie odgrywać żadnej roli in her offspringpotomstwo. This is a biological heist known as gynogenesisginogeneza, in which she uses the male's spermplemnik; nasienie only to triggeruruchomić; wywołać egg developmentrozwój jaja, but quickly discards his DNA. She produces only daughters, each a cloneklon of herself.

B2

This fish is the Amazon molly, named after the all-female warrior tribe in Greek mythology, and it has been puzzlingzagadkowy, zastanawiający scientists for nearly a century. Evolutionaryewolucyjny theory suggests that asexualbezpłciowy species should quickly die outwymierać, as without sex harmful mutationsmutacje build upgromadzić się, narastać in their genomesgenomy over time. But this female-only species has persistedutrzymał się, przetrwał for around 100,000 years. By conventionalkonwencjonalny, tradycyjny thinking, it should have been a fleetingulotny, krótkotrwały blipkrótkotrwały epizod, chwilowy sygnał in the tree of life. Yet, this small, unassumingniepozorny, skromny creature endurestrwa, przetrwa.

B1

How has the Amazon molly survived when theoryteoria suggests it should be long extinctwymarły od dawna? As new research starts to unravel this mystery, scientists are finding that asexualbezpłciowy species may be more resilientodporny; wytrzymały than once thought – challenging the long-held ideadawno utrzymywany pogląd that life without sex is doomed to failskazany na porażkę. 

B2

To understand why the Amazon molly's survivalprzetrwanie without sex is so remarkablegodny uwagi; niezwykły, it helps to know: why does sex exist at allw ogóle?

B2

"Sexual reproductionrozmnażanie płciowe is a pretty weird and complicatedskomplikowany way to reproduce, right?" says Edward Ricemeyer, computational biologist at the Ludwig Maximilian University of Munich in Germany, and co-authorwspółautor of the new studybadanie on the Amazon mollymolinezja amazońska. 

B2

Sex is costlykosztowny; wymagający dużych nakładów, Ricemeyer explains. Individualsosobniki; jednostki must find and competerywalizować; konkurować for a matepartner do rozrodu; partner, and each parent contributeswnosi; dostarcza; przekazuje only half their DNADNA; materiał genetyczny. Reproductionrozmnażanie; reprodukcja is often unequalnierówny; nierównomierny, with females of many speciesgatunek investinginwestując; angażując far more energyznacznie więcej energii than males in producing, birthing or incubatingwysiadując; inkubując, and raising offspringpotomstwo.

B2

Asexualbezpłciowy reproduction, by contrastw przeciwieństwie do tego, sounds like a much better deal. No need to find (and deal with) a mate, and you can pass onprzekazać dalej; przekazać w dziedziczeniu 100% of your genes. Yet across the tree of lifew całym świecie żywych organizmów, sex – the mixing and recombinationrekombinacja of genes from different individuals – is truly dominantdominujący.

B1

"If you look at the overall pictureogólny obraz; całościowe spojrzenie, it's 99.9% sex," says Dave Speijer, an evolutionaryewolucyjny biologistbiolog at the University of Amsterdam, in the Netherlands, specialisingspecjalizujący się in the originspochodzenie of sexual reproduction.

B2

One such reason, Speijer argues, is that sex allows populations to explorebadać, zgłębiać the geneticgenetyczny "space of possibilitiesprzestrzeń możliwości" more efficientlywydajniej, skuteczniej.

B2

During sexualpłciowy, seksualny reproductionrozmnażanie, the DNADNA, kwas deoksyrybonukleinowy of two parents is reshuffledprzetasowany, przemieszany through a process called recombinationrekombinacja, giving each offspringpotomstwo a unique combination of genesunikalne połączenie genów. It's a little like shuffling and dealing outrozdając a deck of cards, each reshuffle creating a new hand for evolution to test outwypróbować. This means there is usually more genetic varietyróżnorodność genetyczna within sexualpłciowy, seksualny species, as every individual has a different mix of genes – a unique hand of cards – which is typically beneficialkorzystny to a species' survivalprzetrwanie.

C1

Sex also offers protection. Without this genetic reshufflingprzetasowanie genetyczne, genomesgenomy face a slow, creeping threatpowolne, podstępnie narastające zagrożenie called Muller's ratchetzapadkowy efekt Müllera.

B1

When DNA is copiedskopiowany; powielony, explains Speijer, "there are always errors". In sexualpłciowy; seksualny speciesgatunek, these mistakes can be shuffled out of the gene poolpula genowa, but in clonalklonalny speciesgatunek, they are passed downprzekazywane z pokolenia na pokolenie over and over againw kółko; raz po raz. Over time, these harmfulszkodliwy mutationsmutacje are thought to build upnagromadzać się like notches on a one-way ratchetmechanizm jednokierunkowego narastania / zapadkowy mechanizm jednokierunkowy – degradingpogarszający; obniżający jakość the genomegenom, click by click, until the speciesgatunek goes extinct.

B2

According to this idea, asexualbezpłciowy species should be short-livedkrótkotrwały, doomedskazany na niepowodzenie to geneticgenetyczny decayzanik; rozkład. Yet some, like the Amazon molly, not only survive, but thriveprosperować; rozwijać się.

B2

Speijer thinks part of the confusionczęść tego zamieszania could stem fromwynikać z how the theory is interpretedinterpretowany / odczytywany. "Muller's ratchet doesn't say, 'Hey, if you don't have sex, then you'll get mutationalmutacyjny meltdowngwałtowny załom / załamanie.'" Instead, he argues, it is better understood as a broader constraintszersze ograniczenie on all lifecałe życie / wszelkie życie. Any system must have a way of managingradzenie sobie z / zarządzanie genetic "mistakes" and sex is just one such strategytaka strategia.

B1

Seen this waypatrząc na to w ten sposób, long-liveddługowieczny asexualbezpłciowy speciesgatunek are not necessarily defyinglekceważąc; przeciwstawiając się evolutionaryewolucyjny rules, but finding alternative ways around themalternatywne sposoby obejścia ich. "There are always mechanismsmechanizmy; sposoby działania that take care ofdbać o; zajmować się; kontrolować the mutation ratetempo mutacji," says Speijer, even if we do not fully understand them yet.

B2

The Amazon molly is not alone. Across the animal kingdomkrólestwo zwierząt, there are several asexualbezpłciowy; rozmnażający się bez udziału płci creatures that appear to have persistedutrzymywały się; przetrwały longer than theory would predict, from scrub-dwellingżyjący w zaroślach stick insects to blob-likebryłowaty; przypominający kłąb "micro-animals".

B1

These species differ from headline-grabbing casesgłośne przykłady przyciągające uwagę mediów of so-calledtak zwany "virgin birthsdzieworództwo", or parthenogenesispartenogeneza, in which snakes or sharks in captivityw niewoli; w warunkach hodowlanych reproducerozmnażać się without mates. These are not permanent alternativesalternatywy; zastępniki to sexual reproductionrozmnażanie płciowe. When conditions allowgdy warunki na to pozwalają, these animals return to sex.

B2

By contrast, the Amazon molly belongs to an exclusive female-only clubgrono wyłącznie samic / wyłącznie żeńska grupa of species committed to life without fathers, generation after generationz pokolenia na pokolenie. How these long-lived asexualsdługowieczne organizmy bezpłciowe seem to evadeunikać; wymykać się the fate predicted by Muller's ratchetzapadnia Müllera is still debated, but some species appear to have remained genetically healthygenetycznie zdrowe for millions of years with no obvious sign of sexual rescueratunek dzięki rozmnażaniu płciowemu.

B2

Entera teraz przedstawić the bdelloidbdeloidny rotiferwrotek.

A2

"They have been called an evolutionaryewolucyjny scandalskandal," says Chiara Boschetti, a leading rotifer expertczołowa ekspertka od wrotków and zoologyzoologia lecturerwykładowca at the University of Plymouth, in the UK.

C1

These blob-likeprzypominający kształtem kleks / bezkształtny creaturesstworzenia, istoty are about the size of a grain of sand, yet are surprisingly complex, with a head, a digestive tractprzewód pokarmowy and two tinybardzo mały, drobny toes. Widespreadpowszechny, szeroko rozpowszechniony in freshwatersłodkowodny environments across the globena całym świecie, they are part ofczęść, element a small group known as the "ancient asexualsstarożytne organizmy rozmnażające się bezpłciowo" – animals that have existedistniały for millions of years without reproducing sexuallyrozmnażając się płciowo. In the case of the bdelloid, tens of millionsdziesiątki milionów of years without malessamce, osobniki męskie, making the Amazon molly's roughlymniej więcej, około 100,000-year history look short-livedwydawać się krótkotrwałym / wyglądać na coś krótkotrwałego.

B2

"Franklyszczerze mówiąc, we don't know how they've survivedprzetrwały for so longtak długo," Boschetti says.

B2

There are clueswskazówki, poszlaki, though. One of the most unusualnietypowy, niezwykły of these is their abilityzdolność to acquirepozyskiwać, nabywać DNA from their environmentśrodowisko – a processproces known as horizontal gene transferpoziomy transfer genów. Unlike most animals, which inheritdziedziczyć genes only from their parents, bdelloids "steal" genetic materialmateriał genetyczny from entirelycałkowicie, zupełnie unrelatedniepowiązany, niespokrewniony organisms – something usually only seen in simpler forms of lifeprostsze formy życia, like bacteriabakterie.

B2

But, for Boschetti, that's not the most surprisingzaskakujący part. "These horizontally acquiredpozyskane w sposób poziomy; nabyte od innych organizmów genes are actually being used to survive," she says.

A2

Some are linked topowiązane z surviving dehydrationodwodnienie, others to resisting pathogenspatogeny. "You can dry them, you can cook them," she says, referring to their remarkableniezwykły ability to endureznosić, przetrwać extremeekstremalny and novelnowy, nieznany wcześniej conditions, from spaceflightlot kosmiczny to being frozenzostać zamrożonym for 24,000 years in Siberian permafrostwieczna zmarzlina.

B2

But whether this DNA theft„kradzież” DNA; pobieranie obcego DNA is acting like an alternative to the genetic reshufflinggenetyczne tasowanie; przetasowanie genów of sex is less clear.

B2

"It probably is creating diversityróżnorodność," Boschetti says, but "how much the horizontally transferred genesgeny przeniesione poziomo are helping with asexualitybezpłciowość; rozmnażanie bezpłciowe is not quite clear yetjeszcze nie do końca jasne".

B1

Horizontal gene transferpoziomy transfer genów alone probably isn't the full storycała prawda; pełny obraz sytuacji. BoschettiBoschetti believes bdelloids may be relying on a "mosaicmieszanka; mozaika" of mechanisms to keep harmful mutations at baypowstrzymywać szkodliwe mutacje. Still, after decades of studybadanie; studium, they remain something of an evolutionaryewolucyjny "black boxczarna skrzynka; coś trudnego do zrozumienia", she says.

A2

Until recentlyjeszcze do niedawna, the secret to the Amazon molly's longevitydługowieczność was similarly mysterioustajemniczy. Now, a new study has shed light onwyjaśnić, rzucić światło na just howdokładnie jak the molly does it.

A2

"The theory has been missing a piecebrakuje jednego elementu / czegoś istotnego," says Ricemeyer, who co-authoredwspółautorski; współtworzył(a) the study. "And this piece was gene conversionkonwersja genów."

B1

Gene conversionkonwersja genu / zamiana sekwencji genu is a form of genetic repairnaprawa genetyczna, and it's not unique tonie jest czymś unikalnym tylko dla / nie dotyczy wyłącznie Amazon mollies. It occurswystępuje in many organismsorganizmy, including humans.

B1

In sexualpłciowy; seksualny species like us, each individualosobnik; jednostka; pojedynczy organizm usually carries two copies of most genes – one copy from our mother and one from our father. When DNADNA is damageduszkodzony, for example by UV radiationpromieniowanie, cells can sometimes use one copy of a genegen as a templatematryca; wzorzec; szablon to repairnaprawić; naprawa the other. This processproces, known as gene conversionkonwersja genu; rekombinacyjna naprawa genów, is often described as a kind of "copy-and-paste" mechanismmechanizm. Eventuallyostatecznie; z czasem, it can make two copies of a genegen more similarpodobny to each other.

B2

In humans and most animals, this mechanismmechanizm largely acts as a background processproces zachodzący w tle; proces poboczny quietly fixing DNA damage when it arises. But in the Amazon molly, it appears to play a far more front-and-centrena pierwszym planie; bardzo wyraźnie widoczny role in maintainingutrzymywanie; podtrzymywanie its genomegenom.

B2

Ricemeyer and team used whole-genome sequencingsekwencjonowanie całego genomu to compare the DNA of Amazon mollies across generationsna przestrzeni pokoleń. They observedzaobserwowali that sections of the molly's DNA appeared to have been repeatedly "overwrittennadpisane", not through the genetic reshufflingprzemieszanie, przetasowanie of sex, but rather by gene conversionkonwersja genowa acting more frequentlyczęsto in the molly than in most other animals. Here, it appears gene conversionkonwersja genowa is doing something similar for the molly's genomegenom to what sex does for ours – helping to limit the accumulationnagromadzenie of harmfulszkodliwy mutationsmutacje.

B2

To understand how an asexualbezdzietny rozrodczo; rozmnażający się bezpłciowo speciesgatunek could be capablezdolny; mogący of such extensiverozległy; bardzo szeroki gene conversionkonwersja genów; wymiana fragmentów DNA między kopiami genu, it helps to look backspojrzeć wstecz; wrócić myślą do przeszłości at the species' originpochodzenie gatunku.

C1

Like most asexualbezpłciowy; rozmnażający się bez udziału płci animals, the Amazon molly arosepowstał; wyłonił się; wziął się from a single, chance encounterprzypadkowe spotkanie. Research suggests this event occurred around 100,000 years ago when a female Atlantic molly matedkopulowała; odbyła krycie with a male sailfin molly.

B1

Unlike most hybridshybrydy, such astakie jak mules or ligers, this pairing did not result indoprowadzić do / skutkować infertilebezpłodny / niepłodny offspringpotomstwo. Instead, it produced a lineagelinia rodowa / linia pochodzenia capablezdolny do / mogący of reproducingrozmnażania się without sex. So now, every Amazon molly carries genetic materialmateriał genetyczny from two ancestral speciesgatunki przodków / gatunki przodkowskie – providing the species with high genetic variationzmienność genetyczna from the outsetod samego początku, a biological headstartprzewaga na starcie against Muller's ratchetzapadnia Mullera.

B2

This dual heritagepodwójne pochodzenie is likely key to the molly's ability for such comprehensivewszechstronny, kompleksowy gene conversionkonwersja genów. Because her parent species are fairly closely relatedblisko spokrewniony, their genes are similar enough to mostly perform the same functionspełnić te same funkcje, but different enough to offer a wide range of templatesszeroki zakres wzorców to work with.

C1

What's equally surprising is that this copy-paste process appears to occur more often in some parts of the genomegenom than others.

B2

"The kinds of mutationsmutacje that you expect to be the worst, the most dangerous, the most deleteriousszkodliwy, those are the exact places in the genomegenom where we see gene conversionprzekształcenie happening the most often," says Ricemeyer. The result is a speciesgatunek that appears to be in remarkablyniezwykle good genetic healthstan zdrowia genetycznego despite 100,000 years without sexbez rozmnażania płciowego.

C1

The implicationsimplikacje, konsekwencje of this finding reach beyondwykraczać poza the Amazon molly. Understanding these alternativealternatywny, inny strategiesstrategie for dealing withradzenie sobie z geneticgenetyczny "mistakes" could have wider implicationsszersze konsekwencje for human biologybiologia człowieka. Harmfulszkodliwy mutationsmutacje, after allw końcu, przecież, are not uniqueunikalny, jedyny w swoim rodzaju to asexualbezpłciowy speciesgatunek.

B1

"Cancer is a diseasechoroba of mutationsmutacje, zmiany genetyczne," says Ricemeyer. Though he is careful not to overstateprzeceniać, wyolbrzymiać the implicationskonsekwencje, implikacje of their findingsustalenia, wyniki badań, he says that anything that can furtherpogłębiać, rozwijać dalej our understandingzrozumienie, poznanie of geneticgenetyczny mutation – and nature's strategies for dealing with them – will be helpful in the long runpomocny w dłuższej perspektywie.

B2

As for other long-liveddługowieczny all-female speciesgatunki składające się wyłącznie z samic, Ricemeyer believes that gene conversionkonwersja genów is "very likely part of the storyczęść wyjaśnienia / ważny element całej sprawy in other asexuallybezpłciowo reproducingrozmnażający się organismsorganizmy as well".

C1

Whether the Amazon molly has developed a truly stable alternativealternatywa; inny sposób to the reshufflingprzetasowujący; mieszający na nowo power of sex remains an open questionotwarta kwestia; pytanie bez odpowiedzi. Scientists still don't know how long gene conversionkonwersja genów; wymiana materiału genetycznego can keep Muller's ratchetzapadnia Mullera; nieodwracalne gromadzenie szkodliwych mutacji at bay.

B1

But for a fish that evolutionary theoryteoria ewolucji once suggestedsugerowany; wskazywany should not exist, the picture of her genetic healthstan genetyczny; zdrowie genetyczne is unexpectedlynieoczekiwanie strong.

B2

"We thought sexual reproductionrozmnażanie płciowe was the only proper wayjedyny właściwy sposób to keep a genomegenom healthy… But now we found outdowiedzieć się, odkryć that no, there's another way tooteż inny sposób," says Ricemeyer. "There's a different routedroga, sposób, ścieżka to the same resultten sam rezultat."

B2