雄性甲虫在争夺雌性甲虫时忽略了它们的基因组

根据瑞典乌普萨拉大学的Mareike Koppik及其同事于4月<>日在开放获取期刊PLOS Biology上发表的一项研究，雄性甲虫面临着与其他雄性竞争交配机会和修复精子DNA损伤之间的权衡。

精子和卵子DNA的突变会降低后代的存活和健康，因此动物在其生殖细胞中使用各种修复和维持机制。然而，先前的研究表明，在各种物种中，精子DNA比卵子DNA具有更多的突变，这表明在竞争获得雌性和投入能量修复受损DNA之间可能存在权衡。

研究人员使用经过50代实验进化的种子甲虫(Callosobruchus maculatus)的实验室菌落研究了这一假设。他们比较了来自纵为一夫一妻制的谱系的雄性甲虫，因此将性选择(“N雄性”)与经历过强烈性选择但自然选择最少的谱系(“S雄性”)最小化。

他们发现，在精子竞争实验中，S雄性比N雄性生育的后代更多。然而，在暴露于DNA损伤辐射后，与N雄性和对照雄性相比，S雄性产生的后代质量较低。利用RNA测序，研究小组确定了18个基因，这些基因在男性生殖道中响应辐射而改变其活性。其中一些基因被认为在细胞维持和DNA修复中发挥作用。男性的放疗后基因表达谱与其后代的存活和生育能力相关。

作者说，来自暴露于强烈性选择的谱系的雄性更多地投资于与其他雄性的竞争，而牺牲了修复DNA损伤。这表明，性选择可以推动男性生殖特征更大灵活性的进化。

“在这些甲虫中，就像许多其他具有内部受精的物种一样，在交配完成后，雌性内部竞争雄性精子之间的激烈雄性竞争仍在继续，”合著者David Berger补充道。“我们的研究表明，在这场竞争中投入过多的雄性，虽然赢得了雌性卵子受精的竞赛，但似乎不太关心保持精子的质量，这种策略的成本由他们未来的后代支付。