基因组学研究揭示龙纹敖虾在全球入侵成功的秘密

龙纹缟玛瑙的基因组解释了它的历史和成功入侵的秘密。来源:图片联盟

这听起来像是一个糟糕的怪物电影情节:10条腿的变异生物可以无性繁殖，从德国的*中逃脱，悄悄地开始了全球入侵。20年来，这种贪婪动物的克隆体在欧洲和非洲蔓延，给当地生态系统带来灾难，并威胁到当地物种。

这似乎是一个关于龙纹龙虾的奇怪但真实的故事。龙纹缟玛瑙是一种入侵性淡水物种，被怀疑是由1995年左右的一次水族馆养殖事故造成的。对甲壳类动物基因组的最新分析支持了这一不太可能的起源，并有助于解释为什么动物随后四处传播并适应了如此多的新环境。

小野虾龙文的不寻常进化也提供了对抗癌症的策略，癌症是一种更臭名昭著的克隆怪物。在许多方面，龙虾的侵入性扩张与以宿主为代价的癌症家族的无性扩张非常相似。比利时布鲁塞尔*大学的进化遗传学家江泽龙·弗洛特没有参与这项研究，他说。

龙虾龙纹是唯一能无性繁殖的十足甲壳动物。所有雌性物种都使用未受精卵进行自我克隆。这项研究认为，这是当两种通过水族馆贸易从美国佛罗里达州来到德国的小龙虾交配时产生的。

自从1995年在德国发现龙虾以来，龙虾已经在欧洲扩散并大量进入非洲。"它们可以吃任何东西——腐烂的树叶、蜗牛或新孵化的小鱼，以及小鱼和昆虫。"德国癌症研究中心的分子遗传学家弗兰克·里科说。洪堡大学的进化生物学家格哈德·舒尔茨也表示，小龙虾是一种严重的危害。舒尔茨一直在追踪龙虾在世界各地的快速传播，包括马达加斯加。在那里，龙虾威胁到了岛上特有的七种小龙虾的生存。欧盟已经禁止了这一物种:它不能被出售、持有、运输或释放到野外。

五年前，Lyko开始对小野龙文虾感兴趣，因为他觉得这个物种新进化的无性繁殖特征可能与普通细胞变成癌细胞和自我克隆的方式相似。特别是，他想研究红豆草的基因组以揭示表观遗传学，这是分子与DNA结合的基本机制，可以驱动肿瘤生长并帮助癌症扩散。

出于这个原因，利科和他的同事对世界不同地区的十几个物种的基因组进行了测序，并对马达加斯加的20多个物种进行了不太详细的基因分析。小龙虾的基因组由35亿个脱氧核糖核酸碱基组成，比人类基因组大，但包含大约同样数量的21，000个基因。他们在最近出版的《自然-生态和进化》杂志上报道了这一发现。

这是十足类的第一个基因组。十足目是一组有10条腿的甲壳类动物，包括虾、龙虾、对虾、蟹和小龙虾。“最新研究为这一组具有重要生态和经济意义的物种的比较基因组学和独特特征识别开辟了道路。”法国国家农业研究所的进化生物学家艾蒂安·丹钦没有参与这项研究，她说。

舒尔茨认为，这项研究还为“基因组是如何产生的”提供了线索，并可能帮助环保主义者更好地追踪入侵物种的传播。

一些初步证据显示，小野龙文虾有3套染色体(每套包含92条)，而不是通常的两套。同时，每组染色体基本上都是沼泽中小龙虾的染色体。两组染色体几乎相同，但第三组差异如此之大，以至于Lyko的团队认为龙虾可能起源于沼泽中两只小龙虾的交配。这两只小龙虾来自世界各地，被扔进同一个水族馆。Lyko解释说，他们中的一个人有异常的卵子或精子，它们保留了两个染色体拷贝。泥沼中的两种彼此相距甚远的小龙虾被放在一起，以增强新克隆物种的遗传变异。Lyko断言这种整合“在野外是不可能的”。

然而，舒尔茨并不完全相信基因组积累发生在水族馆的观点。"龙虾龙纹起源于圈养，这只是一种推测."舒尔茨说，对欧洲和非洲龙虾的DNA分析表明，“所有这些小龙虾都是克隆的——它们在世界上有相同的基因组”。

比龙纹缟玛瑙的起源更重要的可能是克隆如何在不同温度、盐度和酸度的淡水生境中茁壮成长。克隆通常被认为是一个主要的缺点，因为它们缺乏适应新环境的遗传变异。但丹钦说，“最新的论文显示，无论是无性繁殖还是克隆，一个动物物种都可以快速入侵一个广阔的地理区域。”

小野龙文的三套染色体可能是至关重要的，因为它们包含足够的多样性以适应不同的环境。丹钦研究了线虫，一种非常成功的植物寄生虫。后者也是无性繁殖，有3套染色体。(慢慢编译)

中国科学新闻(2018-02-12第三版国际版)