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在进化过程中，性状往往会消失，要么是因为它们不再有益，要么是因为维持它们的成本太高。当这种情况发生时，人们普遍认为这种特征的基因最终也会退化，这使得这种特征很难(如果不是不可能的话)重新出现。然而，在自然界中有许多曾经失去的特征在后代谱系中重新出现的例子。

根据博洛尼亚大学的研究员Giobbe Forni的说法，“将特征的存在和缺失映射到物种树上表明，一些特征可能在导致现存物种的谱系中丢失，然后随后恢复。”竹节虫的翅膀被认为是这一进化过程中最具代表性的例子之一。”

这意味着这些特征背后的基因可能会被保存下来，在某些情况下可以保存数百万年。不幸的是，对这种重新出现的分子基础的研究很少，直到现在，导致这种保存的潜在机制很大程度上还有待推测。

在《基因组生物学与进化》杂志上发表的一项新研究中，Forni和他的同事们揭示了一些竹节虫失去的另一个复杂特征——雄性繁殖。

失去生育雄性的能力导致种群中只有雌性，它们通过孤雌生殖繁殖，一种无性繁殖的形式。该研究揭示了在调控网络中高度连接并参与多种生物过程的基因可能在性状丢失后很长时间内保持，这为性状在长进化时间尺度上重新出现提供了潜在的途径。

在这项新研究中，Forni和他的合著者Barbara Mantovani, Alexander S. Mikheyev和Andrea Luchetti对芽孢杆菌属的三种竹节虫进行了比较分析。大芽孢杆菌种群是由有性繁殖的雄性和雌性组成的，而枯草芽孢杆菌种群是由只有雌性的孤雌生殖组成的。

第三种芽孢杆菌，包括有性繁殖和孤雌繁殖的种群。通过研究这三个物种中与雄性生殖有关的基因的命运，作者试图调查性状丧失后基因保存的程度以及驱动这种保存的潜在机制。

研究人员首先在有性繁殖的物种B. marettimi中确定了表达与雄性或雌性繁殖相关的基因网络，然后在B. atticus和B. rossis中评估了相同的基因。令人惊讶的是，在孤雌生殖物种中，与雌性相关的基因相比，雄性相关的基因没有表现出弱化选择或加速进化的迹象。此外，雄性相关的基因表达模式在两种孤雌生殖物种中都部分保留下来。

研究人员进一步发现，雌性相关网络中的基因主要在雌性生殖组织中表达，而雄性相关网络中的基因则在雄性和雌性生殖组织中表达，包括有性生殖和孤雌生殖的雌性。这表明与男性相关的基因也可能在女性生殖中发挥作用。

一个基因参与多种生物过程被称为多效性，这一现象可能解释了这些孤雌生殖的竹节虫中雄性相关基因的保存，正如之前的假设。

此外，作者发现，与网络中许多其他基因高度连接的基因更有可能在孤雌生殖的生殖组织中表达，这表明基因的网络连接也可能影响其性状丧失后的基因保存。

综上所述，这些发现表明“由于对其他性状的多效性影响，曾经丢失的男性生殖过程的分子基础可能会持续存在，”Forni解释说。“根据基因调控网络中的多效性水平，不同的基因可能采取不同的保存和衰退轨迹。”

这项研究不仅揭示了性状丧失后遗传结构的持久性，而且还提供了一个潜在的机会来了解罕见雄性和隐有性的出现(即，雄性的偶发生殖和有性生殖)，这在越来越多的谱系中被观察到，这些谱系被认为很久以前就失去了产生雄性的能力。这为研究开辟了新的潜在途径，其影响可能远远超出竹节虫。

“研究性状丧失后基因保存在更大范围内的广泛程度仍然是基础。Forni指出:“尽管芽孢杆菌物种复合体提供了一个很好的框架来解决这些问题，但分析一个更大的物种复合体是有用的，因为在繁殖策略之间发生了多次转变。”

“虽然通常有必要依靠模式物种来发现和解剖生物过程，但在更广泛的背景下测试我们的假设更为重要。”只有我们投入更多的精力来观察和分析生物的惊人多样性及其复杂的适应能力，这才有可能实现。”