近日，在国家自然科学基金的持续支持下，湖南师范大学生命科学学院选育的异源四倍体杂交鲫鲤群体已繁衍至第23代，“已具备形成一个新物种的必要条件”。这项前后跨越30余年，堪称“长跑”级的研究凝聚了中国工程院院士刘筠、湖南鱼类遗传育种中心主任刘少军两代科学家领衔的鱼类发育生物学研究团队的心血。

突破“育性”瓶颈

“杂交”早已不是什么新鲜的名词，植物中的杂交水稻，动物中的骡子、狮虎兽等等……绝大多数杂交生物都有一个共同点：难以繁殖后代。要将跨越了物种界限的远缘杂交推向品系建立并应用于生产，首先必须挑战“育性”这道“瓶颈”。

1558 年，科学家用鲤鱼与金鱼杂交得到世界上第一个有记录的远缘繁衍形成杂种。400多年来，虽有上千种鱼类做过杂交试验，却一直没有获得可育且体能稳定遗传的四倍体鱼群体，远缘杂交一代能否繁衍到二代以至于最终形成杂交品系一直是个谜。

“在动物远缘杂交研究中，亲本的选择非常重要。”刘少军告诉记者，杂交亲本的选择必须综合考虑亲本的染色体数、生殖、外形、食性、生长速度、抗逆性等因素的相互关系，这意味着远缘杂交品系的建立将是一项长期的系统工程。

上世纪80年代开始，刘筠作出了一个重要选择：将雌性鲫鱼和雄性鲤鱼作为亲本进行远缘杂交，成功得到F1（杂交子一代）和F2， 并突破性地在F3中获得两性可育的异源四倍体鲫鲤（其体细胞染色体数目为200），这在中国水产科学界是一个里程碑式的成果。其成功的秘密之一在于：鲤鱼和鲫鱼这两种同科不同属的二倍体鱼类，其体细胞染色体数正好都是100。

“我们出去作学术报告，人家都不相信二倍体雄性杂交鱼可育。”回忆当时的情景，刘少军历历在目，“我们在实验室研究时发现，可育的二倍体雄性和雌性杂交鱼数量少，尤其是二倍体雄性杂交鱼只能产生水样精液，没有白色精液，但在电子显微镜下观察水样精液，可以发现一些精子，用许多二倍体雄性杂交个体的水样精液与二倍体雌性杂交鱼卵子受精，才可以培育出杂交后代。”

1989年以后，刘少军率课题组对鱼类远缘杂交的普遍规律开展了系统研究，除继续建立四倍体鲫鲤品系并对之进行系统研究之外，还建立了鲫鱼与团头鲂、团头鲂与翘嘴鲌等多个远缘杂交鱼品系，同时研制出具有创新意义的新型四倍体和三倍体鱼。

坚守“绘就”23代谱系

在远缘杂交中，基因组可从一个物种转移到另一个物种，从而使杂交后代发生变异。“如果这种变异是可遗传的，则有可能形成新品系乃至新物种。”刘少军说。

然而，为建立远缘杂交鱼品系，往往需要进行长达数年甚至数十年的实验，这极大考验着研究人员的毅力。

在鲫、鲤鱼的杂交后代中，第一代和第二代都是二倍体，每代至少需2年才能性成熟，草、鲂杂交鱼每代的性成熟时间更是长达4年之久。不仅如此，鱼类杂交二倍体后代中可育的雌性和雄性个体数目非常少，人工繁衍的难度很大。

2008年冬，长沙经历了50年来最大的冰灾，育种基地的池塘水面被厚厚的冰层封死，池塘中的实验鱼面临极大威胁。为保护好珍贵的育种亲本，在既没电又缺工具的情况下，刘少军带领课题组成员顶着冰冻，连续数天手持铁棍敲破冰面，绝大部分珍贵的实验鱼生命才得以保存。

“实验室只有几条鱼，池塘里的鱼却多达几千尾、几万尾。只有通过对池塘中大量群体鱼的反复选育实践和验证，才能发现和探索出远缘杂交鱼的重要生物学特性。”刘少军说，“长期野外工作是鱼类遗传育种研究的重要方式，也是对水产工作者的挑战。”

更难的坚守在于解决疑难的科学问题。

在育种实践中，刘少军观察到一个有趣的现象：雌性鲫鲤杂交二代鱼排出的成熟卵子有大有小，有的直径约2毫米，有的却只有1.3毫米，且呈现出明显的比例。这一特殊的差别引起了他的注意。

后续实验研究表明，大鱼卵是不减数的二倍体卵子，这与一些生殖细胞的染色体数目加倍有关；同样实验证明，雄性鲫鲤杂交二代鱼也可以产生不减数的二倍体精子，正是这些不减数的二倍体卵子和二倍体精子受精，造就了鲫鲤杂交三代中的四倍体鲫鲤。

这一发现揭示了形成杂交四倍体鲫鲤的关键，为远缘杂交鱼品系中多倍体鱼的形成奠定了重要的理论基础。现在，在湖南师范大学的一方实验池塘里，四倍体鲫鲤群体已繁衍至第23代。从第3代到第23代，其四倍体性能代代相传，呈现出稳定的遗传特征。

“异源四倍体鲫鲤已具备形成一个新物种的必要条件。”2010年，刘少军在《中国科学》上撰文提出了这一论断。这种染色体数目为200、人工两性可育的新物种群体，不仅在鱼类中是首例，很可能在脊椎动物中也是第一例。

“四倍体化”揭示鱼类进化奥秘

研究伊始，有一个问题一直困惑着刘少军，陆地动物的种类较少，但鱼的种类却多达28000多种，超过了其他所有脊椎动物种类的总和。为什么鱼有这么多种？

刘少军推测，这可能和鱼类之间的远缘杂交有关。课题组查阅了超过300 种鱼类，发现其染色体数目均为偶数，且不同种类之间存在倍数或接近倍数的关系，这意味着“在鱼类进化过程中很可能发生过‘四倍体化事件’”。

有很多实验说明鱼类进化中经历了四倍体化过程，如认为鲤鱼是一种古老的四倍体鱼，但是目前缺乏证据来证明它们的原始亲本是何种鱼类。

“我们做出来了染色体数为200的四倍体鲫鲤，很清楚地知道它的父、母亲分别是鲤鱼和红鲫；还有染色体数是148的四倍体鲫鲂，其父亲是鳊鱼，母亲是红鲫。”刘少军认为，这些四倍体鱼品系的建立为证明脊椎动物进化史上可能的“四倍体化事件”提供了重要证据。

得益于科学基金的持续资助，刘少军领衔的团队目前已在个体、细胞和分子水平对鱼类远缘杂交和多倍体鱼等方面取得一系列创新性成果。而他撰写的学术专著《鱼类远缘杂交》不久后也将出版。

http://www.ali213.net/news/html/2015-12/194891.html

狗+狼：土狼
狗到了发情期，完全兽性大发。枕头、桌子和人类的腿，什么都能直接上。所以它和其他外貌似狗的动物，比如和狼或者土狼有一腿，完全没什么好惊讶的。从进化论的角度看，狗在1500年前和灰狼分道扬镳，在此之前，它和土狼发生物种分离则至少有一百万年了。但是凡事皆有可能，异种交配也不例外，至少有时候是这样的。
所有可能的异种交配都已记录在案：狗—狼、狗—土狗和狼—土狗。所以也有了跨这三个物种的杂交后代。在欧洲人到来之后，有一类“混血儿”族群在北美崛起。东北方的狼群被迫北迁，在迁徙中遇到了来自大平原（the Great Plains）的土狼。然后开启了狼、土狼和当地犬的异种交配之路。
今天，这些跨三个物种的“混血儿”后代正活得风生水起。狼的基因使其后代具备能杀死鹿的本领，确保其能在森林中果腹。同时，土狗和狗的基因又使它能在人类活动领域，尤其是在靠近城市的区域，乖乖不惹事。这些基因大大地增加了其后代生活的范围，让它们活得有滋有味。

9. 杂种鱼
这是一个我们所熟悉的故事。两类没有性关系的物种，纯洁地生活在一起，突然，第三方掺了一脚进来，然后把之前的两者都引入了热情洋溢的异种繁殖之路。
科罗拉多河流域（Colorado River Basin）也有着这样的故事。很多年以来，隆头鱼和绒口鱼互不干扰的生活在一起，直到20世纪的某个时候，第三方物种，淡水鲤鱼，也进入了这片领域，打破了这种平衡。与隆头鱼相比，淡水鲤鱼在血缘关系上是绒口鱼的近亲。
绒口鱼对这个入侵者有几分情不自禁，于是它们有了许多后代。这些绒口鱼和淡水鲤鱼的后代彼此之间交配，又与父辈物种交配。所以出来的后代物种越来越复杂。最后，许多鱼成了两个物种的连续统一体：有些外貌的更接近淡水鲤鱼，有些接近绒口鱼，另外一些则是介于两者之间。
在某个时候，隆头鱼也加入了这支“乱伦”大军中。它和以上三种鱼血缘关系有点远，所以这个过程不太顺利。最开始发生了什么尚不清楚，也许它先爱上了淡水鲤鱼，两者有了后代，然后这个后代又和绒口鱼交配产生了后代。又或者隆头鱼直接向淡水鲤鱼和绒口鱼的后代发起攻势，有了跨三类物种的杂交后代。
无论是哪种，其结果显而易见。2008年报告中，科学家报道了这个跨三类物种的“混血儿”——一部分像隆头鱼，一部分像绒口鱼，一部分像淡水鲤鱼。为了给这种鱼命名，科学家根据它是三种鱼类的杂交后代，即“杂种”，给它起名为杂种鱼。

3P杂交的酵母


动物是由很多细胞构成的，为了繁衍后代，他们需要用到一个卵子和一个精子。与之相反，酵母只需要一个细胞。当一个酵母细胞需要繁殖时，它常与另一个同性酵母融合，由此诞生一个新生命。


酵母菌往往会选择无性繁殖，尽管它们完全有能力选择与其他酵母菌进行有性繁殖。1999年，科学家在报纸上刊登了三种物种杂交而成酵母菌的报道。历经千辛万苦，他们终于从一瓶自制苹果酒中提炼出一种名为CID1物种祖先。为了研究CID1与其他酵母间可能存在的关系，科学家把目光锁定了细胞核上的一种遗传因子MEI2上。CID1中的MET2目前有两个种类：啤酒酵母和贝酵母菌。


当科学家着眼于线粒体的遗传因子AIP9时，事情开始变得越发复杂。CID1的ATP9既不是来自啤酒酵母也不是承自贝酵母，它出自于第三种酵母属，IFO 1802。


看上去CID1似乎是三个物种疯狂性交后产生同时拥有多重血缘的后代。很难说得清到底是哪两个先有了性行为，他们如何与第三方再次发生性关系也是个谜。不过，当一切都结束的时候，IFO 1802散落在了线粒体上，另外两个则把痕迹留在了细胞核染色体上。
在酵母中，线粒体算不上是母方遗传。“母方”这个词对于根本无性别之分的酵母菌没有任何意义。相反，它们用所谓的“a”与“alpha”进行区分交配类别。


这两种交配类别相互之间有所区别，但区别没有卵子和精子那么明显。一方面，a细胞和alpha细胞体格相同。另一方面，这两种酵母交配类别和卵子相似——而非精子——都可以把线粒体遗传给后代。因此散落在CID1线粒体上的IFO 1802有可能是a，也有可能是alpha。

2013年7月3日，北京大学生命科学学院博士学位研究生樊圃为第一作者在国际著名学术刊物《细胞》(Cell)以封面文章的形式发表论文，揭示了黑腹果蝇识别其它物种果蝇的生物学机制，鉴定出参与该行为的感觉受体、化学分子和相关神经回路。樊圃等的论文题为“抑制黑腹果蝇与其他种属交配的遗传和神经机制”，同期《细胞》还发表了耶鲁大学教授、美国科学院院士John Carlson对该文的评论。
物种的形成过程中必需存在不同物种间的生殖隔离机制。作为实现生殖隔离重要步骤的求偶识别行为虽普遍存在且在演化过程中具有重要意义，但这一行为的分子、神经生物学机制却知道的很少。
樊圃的研究使用黑腹果蝇作为模式生物，发现失去前足跗节部分的雄性黑腹果蝇无法辨别求偶对象是否来自本物种，开始错误的向其它物种雌果蝇求偶。进一步研究发现，表达在雄果蝇前腿感觉神经元中的味觉受体、一种称为Gr32a的G蛋白耦联受体通过求偶识别过程中的拍打行为接触对方果蝇身上的表皮烃类外激素。如果这些外激素中含有来自其它物种的抑制性成分，这些特定的化学分子激活黑腹果蝇的Gr32a，抑制种间求偶。文章还证明了控制雄性求偶行为的关键蛋白FruM也参与抑制种间求偶行为，并与Gr32a作用于同一神经回路。该研究推动了理解行为导致的生殖隔离，为人类了解物种形成之谜提供新的线索。
论文的第一作者单位为北大生科院生物膜与膜生物工程国家重点实验室、北大清华生命科学联合中心，第一作者樊圃是北大生科院饶毅实验室的研究生，她的合作者、论文共同第一作者Devanand Manoli是美国旧金山加州大学NiraoShah实验室的博士后。

通过对ABCC11基因的修饰，我们可以提高奶牛产奶率，对人也一样，ABCC11在人體很多地方的都發揮作用，比如耳道、汗腺、乳腺、腋窩等，因此這一個基因的變化就會導致很多不同地方都產生了表型的改變。

人类与其近亲——如黑猩猩和猴子——共同拥有大多数这样的滤过性病毒碎片，那么达尔文的理论就是正确的。我们确实如此，在我们整个基因组里数以千计的地方与猴子和黑猩猩相同。假如这是巧合，在上千万年的历史中，人类和黑猩猩恰好经历过无数相同的滤过性病毒传染，那么这些传染在每个基因组里为何恰好都结束于相同的地方。人类DNA序列的横档由遍布于46个染色体上的30亿对核苷组成。正是这些核苷的排序决定一个人如何相异于另外一个人以及其他所有有生命的动物。人类能够在成千上万看似随机的地点拥有与另外的物种完全相同的逆转录酶病毒DNA，那么惟一的路径就是他们是从共同的祖先那里继承而来