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用科技论文刷新你对蟑螂的三观:无性繁殖可持续3年都不是事 精选

已有 6759 次阅读 2017-4-3 20:36 |系统分类:科研笔记| 科普, 蟑螂, 无性繁殖

用科技论文刷新你对蟑螂的三观:持续无性繁殖3年都不是事



----近期在中文科技网站(科技日报社-中国科技网)看到了一篇《蟑螂因何能迅速繁殖无需雄性可进行单性繁殖》报道;

----随后网易转载了该报道,并配以标题《蟑螂因何能在地球生存数亿年?关键时刻不交配也能产生下一代》;

----上述均是引用了日本《每日新闻》报道《Female-only cockroach reproduction boosted in groups of 3 or more: research》,其实还有一家日本媒体(日本时报,The Japan Times)也报道了该发现《Cockroachlongevity linked to female cohabitation》。


至此,对媒体的报道脉络已经清楚了,那就要本着溯本求源的态度就要找到正式学术论文,利用有限关键词爬梯子翻墙很快就发现了这篇2016313日发表在Zoological LettersBMC旗下OA期刊)题为《Group-housedfemales promote production of asexual ootheca in American cockroaches》的文章。


最近很多文章都是通过科技媒体报道来获取的,说明科技媒体的专业性增强,也说明自己对专业领域的关注度下降(sigh…….)。


言归正传,回到文章本身的科学发现。媒体的报道是这样的:

----“美洲大蠊(蟑螂的一种)只要有3以上的雌性,就可在不与雄性交配的情况下进行单性生殖。由此能够推测,可以进行单性繁殖的其它蟑螂可能也具有相同习性”


----“当有3只以上雌性美洲大蠊时,其卵鞘的形成平均需要10天左右,比只有1只雌性的情况要快3天,第二次卵鞘形成则比其快了9天,且单性繁殖的后代也全部是雌蟑螂。当有15只雌性美洲大蠊进行繁殖时,其所繁育的只有雌性的群体可维持3年以上。这表明,和其它雌性接触以及感受其它雌性发出的化学物质,对于促进雌性蟑螂卵鞘的形成非常重要”


其实,从上面的描述就可以看到国内科技媒体报道内容前后矛盾的说法(其实,单只饲养雌性美洲大蠊也可进行无性繁殖,只是效率低于分组饲养的蟑螂),部分用词可改进,不过总体来说基本尊重原著,并起到了媒体所需要的吸引眼球的效果;比较中英文报道的标题和内容不难发现,为了博眼球和点击率导致了标题党。当然,美洲大蠊无性繁殖能力与其超强的繁殖力、适应性有重要关联。国内媒体的报道的标题突出了蟑螂能无性繁殖、生生不息的能力,其实原著的标题已经突出了重点“分组饲养的美洲大蠊能促进无性生殖能力”,前提是学术界的同行已了解美洲大蠊能够进行无性繁殖(孤雌生殖)的现象,但这种繁殖能力与群体效应、信息素、个体间互作交流有何关系,是本文的核心问题。


从学术角度来讲,需要对原文中的各个细节进行研读,方能体会研究的主要目的、分析。具体如下:


一、试验设计

兼孤雌生殖现象是很多动物的一种繁殖策略。在一些亚社会性和真社会性昆虫中,孤雌生殖(单性繁殖)要比有性生殖更普遍。从长期来讲,孤雌生殖具有一定的适合度代价,因为降低了后代的遗传多样性。但在短期内,尤其是资源充足的时期,通过孤雌生殖产生大量雌性后代、迅速占领栖息地,是一种很有用的策略,这一点在蚜虫上屡见不鲜。


在大部分动物中,孤雌生殖只有在没有雄性伴侣时才采用的繁殖策略,是有性生殖的备选。


试验设置了11组行为实验,试验期从20138月到20141月。

1.        1只对照雌性蟑螂与雄性蟑螂一起饲养,允许自由繁殖(group 1

2.        为了评价分组对无性繁殖效应,1只雌性单独饲养在容器内(group 2),2只雌虫一起饲养(group 3),3只雌虫一起饲养(group 4),4只雌虫一起饲养(group 5

3.        为了评价雄性的存在对无性繁殖的效应,一只雌虫与1只(group 6)或2只(group 7)外生殖器切除(genitalia-ablated)的雄性成虫合并饲养

4.        为了评估感觉器官对无性繁殖的影响,3只上颚唇瓣(maxillary/labial palps)切除的雌虫(group 8)、一对触角(pairs of antenna)切除(group 9)、所有触须、唇瓣(all antennae/palps)均切除(group 10)用于实验。

5.        为了评估性信息素对无性繁殖的效应,蜚蠊酮B引入单只饲养雌性试虫实验空间内(group 11),蜚蠊酮B能引诱远距离的雄虫并激发雄虫完整的交配行为。


为了比较2种生殖方式产生的卵鞘繁殖力差异,从2个生殖种群中(20只孤雌生殖雌虫群体、10对有性生殖群体)采集33个、30个卵鞘,独立比较孵化率。


二、结果



1 不同分组试虫从羽化到第一、二个卵鞘形成所需时间

1 不同分组卵鞘形成差异



主要结果

A不同生殖方式对羽化后第一个卵鞘生成的时间没有显著影响(13.2±4.7d),但无性繁殖方式第二个卵鞘形成速度较有性生殖显著变慢(27.0 ± 12.9 days vs 14.7 ± 4.3 days)。


B 多只蟑螂合并饲养,卵鞘生成的周期缩短(群体规模越大、周期越短),并且趋于同步;但这一点,与住在一起的妇女生理期趋于同步的现象有本质区别。


C 当一只雌虫与一只丧失交配能力的雄虫合并饲养时,卵鞘形成时间与单只饲养雌虫相比虽有延长但无显著差别,当与2只丧失交配能力的雄虫合并饲养时,则显著养长了卵鞘生成时间(Figs. 1h and 2b, 26.6 ± 4.9 days) than that when a female was kept withtwo females (Fig. 1e, 18.2 ± 4.0 days)


D 为了解感觉器官对卵鞘生成的影响,研究了感觉器官与卵鞘形成的关系。与正常雌虫相比,去除maxillary/labial palps对雌虫卵鞘形成几无影响,而去除触角(antenna)则显著延长了第二个卵鞘形成时间,同时去除maxillary/labial palpsantenna,显著延长第一、二个卵鞘形成时间。


E 为探明信息素对卵鞘形成的影响,将蜚蠊酮B加入环境中,结果显示没有影响。由于信息素主要有为交配过的雌虫释放,交配过的雌虫释放量大大减少,信息素是种群中缺乏雄虫的标志。


F 研究人员在201312月随机挑选了15只刚羽化的雌虫,到20172月,种群中有超过300只的不同龄期若虫、成虫的雌性蟑螂。下图是挑选的部分蟑螂照片。由于温湿度、营养条件适宜,部分试虫发育到了第五代。但是,无性繁殖产生的卵鞘孵化率只有30.3%,显著低于有性繁殖的46.7%,尽管卵鞘的尺寸无显著差异。这表明,无性繁殖对适合度有显著影响。这一发现与过去的研究相比,无性繁殖与有性繁殖间的差异并没有那么大。



三、讨论

成群生活的动物中,同种个体群体生活能降低死亡率、促进若虫发育、卵产量以及内分泌系统相关的发育。这种现象叫做群体效应或种群密度效应。


对于美洲大蠊,能在3年内通过孤雌生殖达到4代以上,无疑对公共卫生来说是一个威胁,因为其作为病原菌和室内过敏源的媒介。当然,这种现象是实验室人工驯化遗传变异的结果,还是野外品系也具有如此性状,需要进一步探讨。

(ps:由于能力有限、专业背景不足,定有转述不准确的地方,请谅解、指正)



http://blog.sciencenet.cn/blog-48370-1043436.html

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