新研究有助于解释生命的多样性和“性的悖论”

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新亚利桑那大学的研究发现有性繁殖和多细胞生物驱动了不同物种之间的多样性。

生活树的主要分支中的物种数量存在巨大差异。一些生物组有许多物种,而其他人则很少。例如,动物,植物和真菌各自具有超过100,000种已知物种,但大多数其他人 - 例如许多藻类和细菌组 - 具有10,000或更小。

一个新的亚利桑那州立大学研究,发表于此皇家学会的诉讼程序b,测试性繁殖和多线子是否可能有助于解释这种神秘的模式。

“我们想了解生命的多样性,”这篇论文的合著者、生态学和进化生物学学院的教授约翰·韦恩斯(John Wiens)说。yabo124“为什么大多数生物是动物、植物和真菌?”

为了解决这个问题,Wiens在他的实验室致力于来自中国的南京林业大学的Lian Chen。它们估计了17个主要群体中的物种增殖率,这些群体跨越了所有生物体,包括细菌,保护药物,真菌,植物和动物。难以估计每组中的许多物种是多细胞与单细胞,并且有多少种变性与无性地再现。五年来,陈筛过超过1,100个科学论文,并表现出超过150万物种的生殖模式和细胞。

他们发现,多细胞生物和有性繁殖都有助于解释动物、植物和真菌物种的快速繁殖。这三种物种的迅速繁殖解释了为什么它们现在涵盖了地球上90%以上的已知物种。

他们还发现,有性繁殖物种的快速繁殖可能有助于解释“性悖论”。矛盾之处在于,尽管有性繁殖存在诸多弊端,但为何如此多的物种有性繁殖。

“对于性物种而言,只有一半的人直接产生后代。在一种无性的物种中,每个人都直接产生后代,“Wiens说。“性繁殖并不高效。性繁殖的另一个缺点是你确实需要两个人来实现一些事情,这两个人必须是正确的性别。另一方面,无性种类只需要一个人重现一个人。“

陈和Wiens发现了对性别悖论的直接答案。有如此多的性物种的原因是因为性物种实际上比无性种类更快地增殖。这尚未在以前的所有生命中展示。

他们还发现,有性繁殖物种数量多的另一种解释是,有性繁殖和多细胞生物在整个生命树中紧密相关,而多细胞生物帮助驱动了大量的有性繁殖物种。

“多线性实际上比性生产更重要。Wiens说,我们做了一个统计分析,表明它可能至少是解释这些多样性模式的两倍,“Wiens说。

虽然单凭这项研究还不能准确地指出多细胞生物为何如此重要,但研究人员此前曾表示,这与多细胞生物中细胞类型的多样性有关。

“如果你是一个单细胞,就没有太多的多样性,”韦恩斯说。“但多细胞生物允许不同的组织或细胞类型,并允许多样性。但它究竟如何导致更快速的增殖还需要更多的研究。”

陈和威斯还测试了他们的结论如果地球上大多数生物是科学仍然不为人知的细菌。

“大多数细菌是单细胞和无性的。但由于细菌比植物,动物和真菌更老,而且由于有数十亿种细菌种类,因此,它们尚未迅速增殖,“即使有数十亿种,”Wiens表示。“因此,多发性和性繁殖仍然解释动物,植物和真菌的快速增殖。”

未来的工作将需要了解多细胞生物和有性繁殖如何驱动生物多样性。维恩斯还对一些群体是如何同时具有多细胞性和有性生殖,但却不能迅速增殖感兴趣。

“我们有一些想法,”他说。“一个例子是菱形,红藻。这些主要是海洋,我们从海洋群体似乎不迅速增殖的动物所知。“

参考文献:Chen Lian和John J. Wiens的《多细胞生物和性帮助形成了生命之树》,皇家学会的诉讼程序b
DOI: 10.1098 / rspb.2021.1265

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