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改写教科书,华人学者一作,《Nature》打破了“有性生殖必然伴随重组”的直觉

研发家 | 2026-09-17
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绝大多数有性生殖生物靠减数分裂中的交叉互换来保证同源染色体正确分离,同时产生新的基因组合。雄性果蝇等少数类群没有重组,但雌性仍有。两性都完全放弃重组的强制性无交叉现象,此前从未被记录。

2026年9月16日,马克斯·普朗克植物育种研究所André Marques团队(张萌为第一作者)在Nature 在线发表题为“Sex without crossovers mimics clonal reproduction in Rhynchospora tenuis”的研究论文,该研究在染色体数目极少的植物——Rhynchospora tenuis 中发现了这一现象。

研究者结合染色体水平泛基因组、分子细胞学、免疫荧光、单配子测序和杂交后代全基因组测序,发现这种莎草的雌、雄减数分裂均没有联会,也检测不到交叉互换。它的减数分裂还是“倒置”的:第一次分裂先分开姐妹染色单体,同源染色体拖到第二次分裂才分离。没有交叉,染色体却照样分配,只是分配并不公平——更大、富含转座元件的染色体更容易进入有效配子。

更有意思的是,只有从“兼容”配子组合发育的种子能存活,所有存活后代都与亲本基因型完全相同。也就是说,它们经历完整的减数分裂和受精,却像克隆体一样把亲本杂合基因型原样传下去,反复恢复亲本组合,彻底摆脱了重组带来的变异。

作者认为,这种奇特生命周期依赖三重保障:染色体数目极低(n=2)降低了错误分离的代价;倒置减数分裂与全着丝粒结构让染色体在无交叉情况下仍能找到彼此;配子形成过程中存在强力筛选,清除了结构性不相容的组合。三者叠加,使一个“不做重组”的有性生殖系统长期稳定运转。

这项发现打破了“有性生殖必然伴随重组”的直觉:重组可以完全丢失,有性过程依然能维持遗传稳定。它模糊了有性与克隆的界限,也为理解无重组物种如何维持染色体分离、转座子膨胀和基因组进化提供了极简模型。下一步若能弄清这种莎草在无交叉下“挑选”兼容配子的分子基础,或许还能为人工设计无重组育种或染色体工程提供灵感。

 
参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41586-026-11057-7

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