科学家报道，大理石小龙虾是一种能够克隆自身的突变品种。它们的种群在欧洲正在急速扩大，但是这个物种仅仅起源于25年前。
Frank Lyko是德国癌症研究中心的一名生物学家，他研究这种六英寸（约15厘米）长的大理石纹小龙虾。对他来说找到样本非常简单：Lyko博士可以去德国的宠物店里买到小龙虾，或者他和同事可以直接去附近的湖边。
只要等到天色暗下来，打开头灯，漫步到浅滩，大理石纹小龙虾就会从藏身的地方出来，聚集在你的脚下。
“实在是太震撼了。”Lyko博士说，“我们三个人光是用手抓，就能在一个小时内抓到了150只。
在过去的5年里，Lyko博士和他的同事完成了大理石纹小龙虾的基因组测序。在星期一发表的文章中，研究者表明，大理石纹小龙虾虽然常见，却是科学界最不可思议的的物种之一。
横空出世的小龙虾
大约在25年前，这个物种根本不存在。一只小龙虾中的一个剧烈基因突变在一瞬间产生了大理石纹小龙虾这个崭新的物种。
发生突变之后，这种生物获得了克隆自己的能力，迅速发展壮大，现在它的势力范围已经遍布欧洲大陆，并向其它大陆扩张。它们在2007年到达马达加斯加，现在已达数百万只，严重威胁到本土小龙虾的生存。
德克萨斯里奥格兰德河谷大学的生物学家 Zen Faulkes说：“我们从来没有在一个物种形成之后这么短的时间就获得它的基因组。”
上世纪90年代后期，这种小龙虾作为宠物，在德国的水族爱好者中颇受欢迎。最先发现这个生物的也是一名水族爱好者，他告诉Lyko博士，自己在1995年买到了“德克萨斯小龙虾”。据他描述，这种小龙虾个头巨大，产卵量惊人，一只小龙虾一次可以产数百个卵。
不久之后，小龙虾被转送他人。没过多长时间，在德国和其他地方的宠物商店里都出现了名为“大理石纹小龙虾”的神奇物种。它们越来越受欢迎，它们的主人却越来越困惑，这些小龙虾都是雌性，而且都是未经交配直接产卵，还能直接孵化出后代——它们居然孤雌生殖了。
在2003年，科学家们确认大理石纹小龙虾可以自我克隆。他们对大理石纹小龙虾的一部分DNA进行了测序，发现它们和原产于北美洲和中美洲的原螯虾属（Procambarus）有惊人的相似性。
十年后，Lyko博士和他的同事开始进行大理石纹小龙虾的全基因组测序。那个时候，大理石纹小龙虾的无性繁殖不过只是怪事一桩。
疯狂扩张
近二十年来，大理石纹小龙虾一直以惊人的速度繁殖着。Lyko博士说：“人们刚开始的时候会养一只，一年后就有了几百只。”
许多宠物主人实在养不了，就开车到附近的湖泊，把小龙虾倾倒在湖里。而事实证明，大理纹石小龙虾一点也不娇气，依然活的很好。它们在野外欣欣向荣，建立了越来越多的群落，有时候它们跋涉数百米，去新的湖泊和溪流驻扎。野生大理石纹小龙虾迅速扩张，它们的足迹遍布捷克、匈牙利、克罗地亚、乌克兰，甚至到达日本和马达加斯加。
对大理石纹小龙虾的基因组测序一点都不容易：没有人做过小龙虾的基因组测序。事实上，连小龙虾的任何“近亲”的基因组测序都没有人做过。
Lyko博士和他的同事花了好几年时间把DNA碎片拼成它的基因组。这项工作完成以后，他们立刻对其他15个样本进行了测序，包括生活在德国湖泊里的大理石纹小龙虾和属于其他物种的样本。
奇异的三倍体
丰富的遗传细节，才让大理石小龙虾的身世之谜彻底揭开。
它的前身是龙纹螯虾（Procambarus fallax），只在佛罗里达州和佐治亚州萨提拉河（Satilla River）的支流分布。科学家推测说，当两个螯虾交配时，其中之一的性细胞发生了突变，新的物种就诞生了。但科学家们无法判断究竟是卵子还是精子出了问题。
正常的生殖细胞中只含有一套染色体组，但突变的小龙虾生殖细胞有两套。两个生殖细胞莫名其妙地融合，并产生了雌性小龙虾胚胎，因此这个胚胎有三套染色体组。更为奇怪的是，新的三倍体小龙虾胚胎也没有因为额外的DNA而产生任何畸变。
它迅速成长并开始繁殖。但与正常的小龙虾不同，第一个有大理石花纹的小龙虾没有经过交配，而是直接诱导自己的卵子分裂成胚胎。它的后代全都是雌性，也都完全继承了它的三套染色体组。换言之，它们克隆了自己。
现在它们与普通的龙纹螯虾已经无法进行有性繁殖了。雄性龙纹螯虾还可以跟大理石纹小龙虾交配，但它们无法生下任何后代。12月的时候，Lyko博士和他的同事们正式宣布大理石小龙虾拥有了属于它们自己的名称，它们被命名为美洲龙纹螯虾（Procambarus virginalis）。科学家们并不知道它们诞生于何方。美国并没有野生的大理石纹小龙虾，所以人们猜测，这个新种类是在德国的一个水族馆里产生的。
Lyko博士研究的所有大理石纹小龙虾都具有一模一样的基因。然而，这套遗传物质却有着极其强大的生存能力，从德国的废弃煤田到马达加斯加的稻田，它们可以在各式各样的环境中存活下来。
在《自然-生态学与进化》（Nature Ecology and Evolution）期刊发表的新研究中，研究人员表明，大理石纹小龙虾以相当惊人的速度席卷了马达加斯加，不到十年就占领了相当于在印第安纳州的土地面积。
潜在的危险
感谢这个年轻的物种，它可以揭示动物王国的一个巨大的秘密：为什么这么多的动物都是有性生殖的呢？
要知道，动物界能进行孤雌生殖的动物不到万分之一。而许多研究表明，这样的物种非常罕见，是因为它们存活的时间不会很长。
在与之相关的一项研究中，南阿肯色大学 (Southern Arkansas University) 的Abraham E. Tucker和他的同事们研究了11种单性生殖的水蚤，它们都是无脊椎动物。它们的DNA表明，这个物种是在大约1250年前进化形成的。
单性生殖有很多明显的优势，比如没有多余的中间步骤，能够迅速繁殖。Tucker博士说：“单性生殖是一个非常棒的短期策略。”
然而从长远来看，父母双全还是有好处的。例如，有性生殖的动物在抗击疾病方面就具有更强的能力。如果一个病原体演变出一种攻击单性生殖动物的方法，那么整个物种都会遭殃。而有性生殖的动物将它们的基因变成新的组合，增加了它们发展防御能力的可能性。
大理石纹小龙虾为科学家们提供了一个从头观看这个过程的机会。在最初的几十年里，它的表现非常好，但它终究无法逃脱悲剧的命运。
“也许它们能活10万年。”Lyko博士推测，“对我个人而言，这将是一段漫长的时间，但在整个进化过程中，它只是昙花一现。”
撰文：Carl Zimmer
翻译：张若瑜
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