雌雄两性果蝇都需要某个基因，但是用处却不同

众所周知，当一个物种需要改变自身以适应特定需求时，进化会帮上大忙。但是，如果同一物种下的“小群体”有不同的需求时，要怎么办呢？

如果这些小群体之间只有数量上的差别，通常，这一物种会分离成新的亚种。但是在很多种情况下，差异存在于雌雄两性间——这让新的物种形成变得几乎不可能（除非你能干掉种群中所有的雄性，详见没有雄性，靠无性繁殖“统治世界”，这种小龙虾做到了！）。

于是，进化的结果为，对雌性有利的基因与对雄性有害的基因斗争（反之亦然），最终达到了一种平衡。如今，科学家们在果蝇中发现了这样的案例，不过这一次，他们找到了这场让基因斗争能够“双赢”的解决之道。

果蝇里的希腊之神

在这个例子中，战争发生之地为一段包含两个基因——Apollo 和 Artemis（两者分别取名自希腊神话中的太阳神和月亮女神）——的基因组。这两个基因不只是位置相邻，他们在进化上也有同源性。大约二十万年前，一个祖先基因经过重复，诞生出了这两个基因。事实上，科学家们发现，还存在着一些祖先基因未重复的果蝇亚种，这些果蝇就只含有一个该类基因。

Apollo 基因承载着重要的功能。如果消除它，两种性别的存活率会下降 1 /3，并且存活的所有雄性都绝育。Artemis 似乎杀伤力更小，但消除之后，所有的雌性会绝育。由此我们可以得出，这段祖先基因在两性繁殖中发挥着至关重要的作用；并且，由祖先基因经重复得到的两个基因，分别对应着雄雌两性。

不过令人惊讶的是，两个基因的存在对于其相反性别是有一定伤害的。雄性若无 Artemis（对应雌性的基因），繁殖率竟会上升 15%。雌性的 Apollo 变异失去功能时，繁殖率会上升超过 20%。这说明，当基因变异以不断的适应雄性的需求时，会同时干预雌性的繁殖，反之亦然。

雌雄两性的应对

要如何解决这种伤害呢？在黑腹果蝇（一种标准的实验室用果蝇）中，我们发现 Apollo 在雄性生殖细胞中的活性远远高于雌性，同样，Artemis 在雌性中也具有更高的活性。

不过，我们还不清楚在上文提到的那个只含单个基因的果蝇亚种，要如何实现这种雌雄的平衡，毕竟不能让这单个基因只迁就一个性别。但是，我们在果蝇的其他亚种中发现，有的祖先基因甚至重复了三次以应对性别差异。并且在这些情况中，两个基因在雌雄两性中的表达活性均差异显著。

那么这些基因的作用到底是什么呢？科学家们测得了 DNA 序列，发现这些序列能翻译出一种蛋白质，在细胞内形成纤维，构成了细胞的骨架。在雄性中，Apollo 转录出的这些纤维，在精子形成的最后一步——细胞分裂中发挥了巨大的作用。而缺少 Artemis 的雌性所形成的卵子，通常大而不育。并且这些基因还有一些其他重要的作用（还记得上文所述，1/ 3 的果蝇因缺少该基因而死亡），人们尚未得知。

这两个基因虽然同源性高，但在进化中产生了关键的差异。比如两者翻译出的蛋白质有数十个氨基酸的不同，并且这两个基因在复制时各自有新加入或删除的片段。这种关键的差异（尚未确定）可能在大约五万年前出现，由于其对果蝇非常有利，新基因迅速横扫并改变了整个种群。

关于这类基因，很多细节有待研究，但是一整幅进化图已经明朗。这种机制还有望于在其他物种中也发挥作用，比如在哺乳动物中，卵子和精子的诞生也是两种截然不同的过程，这期间雌雄两性都需要着不同的蛋白质。

而基因重复也在生命体繁殖中非常普遍，我们可以通过对比孩子和父母的基因观测到这样的结果。我们期待着进一步的研究，能为基因的奥秘揭开新篇章。

参考：Nature Ecology & Evolution, 2018. DOI: 10.1038/s41559-018-0471-0 (About DOIs).

文章来源：生物360