近交衰退
近交衰退(英語:inbreeding depression)是指种群内由于近亲繁殖而导致种群的適應度下降的情况。[2]种群的生物适应度是指生物体生存和延续其基因的能力。近交衰退经常由种群瓶颈导致。所以一般来说,一个繁殖种群中的遺傳變異或基因庫越丰富,近交衰退的可能性就越小。
近交衰退可能存在于大多数生物群体中,但因交配系统而异。与异型杂交物种相比,雌雄同體物种的近交衰退程度通常较低,因为重复世代的自交可以清除种群内的有害等位基因。例如,异交线虫(蛔虫)Caenorhabditis remanei已被证实极易近交衰退,而与其相近的雌雄同体物种秀麗隱桿線蟲则相反,会遭受远交衰退。[3]
原理
[编辑]近亲繁殖(即有密切亲缘关系的个体间的繁殖)因配偶的基因組相似,会导致更多的隐性性状表现出来。只有在父本和母本的基因组中都存在隐性基因时,隐性性状才可能出现在后代身上。父母基因越相似,后代中出现的隐性性状就越多。因此,親緣關係越近的父本和母本雜交,後代可能具有的纯合子、有害基因越多,从而导致個體適應度非常低。对于在杂合和/或纯合显性性状中赋予优势的等位基因,相应的纯合隐性性状的适应度甚至可能为0(表示不育或後代無法存活)。
右图显示了近交衰退的一个例子。该案例中,a是有害的隐性等位基因。由于在Aa基因型中,A对a呈显性,而a基因没有效果,要使a激活成为表型,就必须形成纯合aa。由于其表型表达减少并且被自然选择减少,隐性经常是有害的表型,会使生物体更不适应其周围环境。
近交衰退还有一套机制,称为超显性,同样也是杂合子适应度更高。超显性可能导致具有许多纯合基因型的种群适应度降低,即使相应的基因不是有害的或隐性的。在此情况下,如果以纯合子形式存在,即使是显性等位基因也会导致适应度降低(另见杂种优势)。
目前尚不清楚这两种机制中哪一种在自然界中更为普遍。实际应用中,例如家畜育种中,一般认为前者更重要——它可能导致产生完全无法存活的后代(意味着断种),而后者只会导致适应度相对降低。
历史
[编辑]查尔斯·达尔文进行了第一个关于近亲衰退的研究项目。[4]他在57个物种的植物中设计进行字自体受精和交叉受精,结果表明,自体受精植物的后代平均比交叉受精植物的后代更矮、开花更晚,产生种子更少。由此,他记录了近亲衰退的现象。[5]
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ Begon, Michael, Colin R. Townsend, and John L. Harper. Ecology: from individuals to ecosystems. 4th ed. Malden, MA: Blackwell Pub., 2006. Print.
- ^ Charlesworth, Deborah; Willis, John H. The genetics of inbreeding depression. Nature Reviews Genetics. 2009-11, 10 (11) [2024-02-28]. ISSN 1471-0064. doi:10.1038/nrg2664. (原始内容存档于2024-02-25) (英语).
- ^ Dolgin, Elie S.; Charlesworth, Brian; Baird, Scott; Cutter, Asher D.; et al. Inbreeding and Outbreeding Depression in Caenorhabditis Nematodes. Evolution. 2007, 61 (6): 1339–1352. PMID 17542844. doi:10.1111/j.1558-5646.2007.00118.x.
- ^ Charles, Darwin. The variation of animals and plants under domestication 2. J. murray. 1868.
- ^ Ceballos, Francisco C.; Joshi, Peter K.; Clark, David W.; Ramsay, Michèle; Wilson, James F. Runs of homozygosity: windows into population history and trait architecture. Nature Reviews Genetics. 2018-04, 19 (4) [2024-02-28]. ISSN 1471-0064. doi:10.1038/nrg.2017.109. (原始内容存档于2024-01-18) (英语).