第13章
远距离作用
蜗牛壳上的螺纹要么左旋,要么右旋。通常一个物种中所有个体的螺纹都以同样的方向旋转,但也会有一些多态物种。在太平洋岛屿上有一种缝线树蜗牛(Partula suturalis),一些当地种群是右旋螺纹,一些则是左旋螺纹,还有一些种群的螺纹是左旋和右旋以不同比例混合。因此,对螺纹方向进行遗传学研究(Murray & Clarke 1966)是可行的。当来自右旋种群的蜗牛与来自左旋种群的蜗牛杂交时,每个子代的螺纹方向都与它的“母亲”(即提供卵子的亲代,蜗牛是雌雄同体)一致。这可能被认为是一种非遗传的母体影响。但当默里和克拉克将F1代蜗牛杂交时,他们得到了一个奇怪的结果。无论亲本中的任何一方的螺纹方向如何,所有子代的螺纹都是左旋。他们对该结果的解释是,螺纹方向是由基因决定的,左旋偏向性对右旋偏向性呈显性,但动物的表型不是由自身的基因型控制,而是由其母亲的基因型控制。因此,F1代个体表现出由其母亲的基因型决定的表型,尽管它们都含有相同的杂合基因型,因为它们是由两个纯系交配产生的。同样,F1代结合产下的F2代都显现出与F,基因型相称的表型——均为左旋,因为左旋是显性的,而 F1基因型是杂合的。F2代的潜在基因型可能以经典的孟德尔比例3:1分离,但这并没有在它们的表型中,而是在它们后代的表型中显现出来。
请注意,是母亲的基因型,而不是她的表型,控制着她子代的表型。P个体本身是左旋或右旋的比例相同,但都具有相同的杂合基因型,因此都产生了左旋子代。此前研究人员在淡水椎实螺(Limnaeaperegra)中也观察到了类似的结果,尽管在这一例子中,右旋为显性。遗传学家早就对其他类似的“母体效应”(maternal effects)"有所了解。正如福特(1975)所说:“我们在此处观察到简单的孟德尔遗传,其表达却不断延迟一代。”出现这种现象可能是由于决定该表型性状的胚胎学事件发生在发育早期,因此在受精卵开始制造自己的信使RNA之前,会受到来自卵细胞质的母体信使 RNA 的影响。蜗牛的螺纹方向是由螺旋卵裂的初始方向决定的,而这在胚胎自身的DNA开始工作之前就发生了(Cohen 1977)。
这种效应为我们在第 4 章中讨论过的那种亲代(母体)对子代的操纵提供了一个特殊的研究机会。更笼统地说,这是基因“远距离作用”的一个特殊例子。它以—种特别清晰和简单的方式展示,基因的效力可以超出它栖身的细胞所在躯体的边界(Haldane 1932b)。当然,我们不能指望所有远距离的遗传作用都能像蜗牛的例子那样以孟德尔式的优雅方式显现出来。在传统遗传学的经典教科书上作为范例的孟德尔式主基因也只是现实的冰山一角。以此类推,我们也可以猜测在多基因“延伸遗传学”中,远距离作用十分普遍,但基因的效应是复杂且相互影响的,因此很难加以区分。如同在传统遗传学中一样,我们未必要通过遗传学实验来推断变异的遗传影响。一旦我们确信某种特定特征是达尔文式适应,这本身就等于让我们确信这种特征的变异一定曾经有过遗传基础。如果没有,选择就不可能在种群中保持有利的适应。
有一种现象看起来像是一种适应,在某种意义上,它涉及远距离作用,这就是“布鲁斯效应” (Bruce Effect)。一只刚刚与雄性小鼠交配的雌性小鼠,会由于暴露在另一只雄性小鼠的化学影响下而导致妊娠终止。这种效应似乎也发生在自然界中各式各样的家鼠和田鼠身上。施瓦格迈耶(Schwagmeyer 1980)1考量了关于布鲁斯效应的适应意义的三个主要假设,但为了迎合此处的论点,我在这里不主张施瓦格迈耶归于我的假设,即布鲁斯效应代表了一种雌性适应。相反,我将从雄性的角度来看待这个问题,并简单地假设第二个雄性会由此获益方法便是通过终止雌性妊娠,从而排除其雄性竞争对手的后代,同时使雌性迅速进入发情期,这样他自己就可以与她进行交配。
远距离作用
蜗牛壳上的螺纹要么左旋,要么右旋。通常一个物种中所有个体的螺纹都以同样的方向旋转,但也会有一些多态物种。在太平洋岛屿上有一种缝线树蜗牛(Partula suturalis),一些当地种群是右旋螺纹,一些则是左旋螺纹,还有一些种群的螺纹是左旋和右旋以不同比例混合。因此,对螺纹方向进行遗传学研究(Murray & Clarke 1966)是可行的。当来自右旋种群的蜗牛与来自左旋种群的蜗牛杂交时,每个子代的螺纹方向都与它的“母亲”(即提供卵子的亲代,蜗牛是雌雄同体)一致。这可能被认为是一种非遗传的母体影响。但当默里和克拉克将F1代蜗牛杂交时,他们得到了一个奇怪的结果。无论亲本中的任何一方的螺纹方向如何,所有子代的螺纹都是左旋。他们对该结果的解释是,螺纹方向是由基因决定的,左旋偏向性对右旋偏向性呈显性,但动物的表型不是由自身的基因型控制,而是由其母亲的基因型控制。因此,F1代个体表现出由其母亲的基因型决定的表型,尽管它们都含有相同的杂合基因型,因为它们是由两个纯系交配产生的。同样,F1代结合产下的F2代都显现出与F,基因型相称的表型——均为左旋,因为左旋是显性的,而 F1基因型是杂合的。F2代的潜在基因型可能以经典的孟德尔比例3:1分离,但这并没有在它们的表型中,而是在它们后代的表型中显现出来。
请注意,是母亲的基因型,而不是她的表型,控制着她子代的表型。P个体本身是左旋或右旋的比例相同,但都具有相同的杂合基因型,因此都产生了左旋子代。此前研究人员在淡水椎实螺(Limnaeaperegra)中也观察到了类似的结果,尽管在这一例子中,右旋为显性。遗传学家早就对其他类似的“母体效应”(maternal effects)"有所了解。正如福特(1975)所说:“我们在此处观察到简单的孟德尔遗传,其表达却不断延迟一代。”出现这种现象可能是由于决定该表型性状的胚胎学事件发生在发育早期,因此在受精卵开始制造自己的信使RNA之前,会受到来自卵细胞质的母体信使 RNA 的影响。蜗牛的螺纹方向是由螺旋卵裂的初始方向决定的,而这在胚胎自身的DNA开始工作之前就发生了(Cohen 1977)。
这种效应为我们在第 4 章中讨论过的那种亲代(母体)对子代的操纵提供了一个特殊的研究机会。更笼统地说,这是基因“远距离作用”的一个特殊例子。它以—种特别清晰和简单的方式展示,基因的效力可以超出它栖身的细胞所在躯体的边界(Haldane 1932b)。当然,我们不能指望所有远距离的遗传作用都能像蜗牛的例子那样以孟德尔式的优雅方式显现出来。在传统遗传学的经典教科书上作为范例的孟德尔式主基因也只是现实的冰山一角。以此类推,我们也可以猜测在多基因“延伸遗传学”中,远距离作用十分普遍,但基因的效应是复杂且相互影响的,因此很难加以区分。如同在传统遗传学中一样,我们未必要通过遗传学实验来推断变异的遗传影响。一旦我们确信某种特定特征是达尔文式适应,这本身就等于让我们确信这种特征的变异一定曾经有过遗传基础。如果没有,选择就不可能在种群中保持有利的适应。
有一种现象看起来像是一种适应,在某种意义上,它涉及远距离作用,这就是“布鲁斯效应” (Bruce Effect)。一只刚刚与雄性小鼠交配的雌性小鼠,会由于暴露在另一只雄性小鼠的化学影响下而导致妊娠终止。这种效应似乎也发生在自然界中各式各样的家鼠和田鼠身上。施瓦格迈耶(Schwagmeyer 1980)1考量了关于布鲁斯效应的适应意义的三个主要假设,但为了迎合此处的论点,我在这里不主张施瓦格迈耶归于我的假设,即布鲁斯效应代表了一种雌性适应。相反,我将从雄性的角度来看待这个问题,并简单地假设第二个雄性会由此获益方法便是通过终止雌性妊娠,从而排除其雄性竞争对手的后代,同时使雌性迅速进入发情期,这样他自己就可以与她进行交配。