先有蛋还是先有海蜗牛？Science最新研究发现这一转变的基因变化！

蛋（卵生）确实是最早出现的。早在动物踏上陆地之前，卵生就已经在进化过程中出现了。在整个进化过程中，包括昆虫、鱼类、爬行动物和哺乳动物在内的动物王国中，有许多单独的生育方式转变的例子。然而，这些例子并没有告诉我们，从卵生到胎生（活产）需要多少基因变化。

现在，由Sean Stankowski领导的一个国际研究小组用一只不起眼的海蜗牛，揭示了从卵生到活胎繁殖过渡的基因变化。在海蜗牛身上研究这种现象的主要优势是：这些生物在过去的10万年里进化出了活胎——从进化的角度来看，这只是一眨眼的功夫。因此，这些海蜗牛可以提供一个独特的机会来揭示活胎的遗传基础。

“几乎所有的哺乳动物都是胎生繁殖的，这一功能伴随着哺乳动物的进化已经有大约 1.4 亿年的历史。然而，在这项研究中，我们分析了海蜗牛是如何在完全独立的情况下，而且是在最近才进化出活产的，”Stankowski说。研究小组的核心发现是：海蜗牛基因组中散布的大约 50 种基因变化导致了活体繁殖的转变。

据《卫报》2015年报道，海边的海蜗牛Littorina saxatilis是世界上最容易被误认的生物。几个世纪以来，科学家们一百多次将其描述为新物种或亚种，尽管它在北大西洋沿岸普遍存在。这整个混乱一定是源于这个物种的许多外壳变化和栖息地。最重要的是，L. saxatilis有一种独特的生殖模式：它进化成活产繁殖，而与它共享栖息地的海螺是产卵繁殖的。“科学家们主要研究的是L. saxatilis的外壳变异，而不是该物种与产卵的近亲的区别。现实情况是，这种海蜗牛在繁殖策略上是很异类的，”Stankowski说。

一步步失去卵

当Stankowski利用全基因组序列推断出L. saxatilis和其他相关的产卵Littorina物种的系统发育树或进化“家谱”时，一个令人大开眼界的时刻出现了。

研究指出，尽管活体繁殖是 L. saxatilis 与产卵近亲区别开来的唯一特征，但 L. saxatilis似乎并没有形成一个单一的进化群体。正是这种繁殖策略和祖先之间的不匹配，最终使研究人员能够从海蜗牛基因组的其他遗传变化中分离出活产的遗传基础。

Stankowski说:“我们能够确定50个基因组区域，这些区域似乎共同决定了个体是产卵还是活体繁殖。”“我们不知道每个区域的确切作用，但我们能够通过比较产卵和活产蜗牛的基因表达模式，将它们中的许多与生殖差异联系起来。”总的来说，研究结果表明，在过去10万年中，通过许多突变的积累，生育能力逐渐进化。

活体繁殖的成本与收益

研究表明，海蜗牛改用活产繁殖后，可以使这种动物扩散到产卵蜗牛无法生存和繁殖的新地区和新栖息地。但这些海蜗牛生胎的确切好处仍然是个谜。

“我们不确定，但从产卵到活体繁殖的转变可能是由自然选择引起的，自然选择倾向于增加卵子保留时间，卵子最终在母亲体内孵化。我们推测，卵可能更容易受到干燥、物理损伤和捕食者的影响，”Stankowski说。他补充说，在活体生物中，后代受到保护，不受自然环境的影响，直到它们能够自己谋生。但通过解决一个问题，活体繁殖肯定会产生其他问题。对后代的额外投资几乎肯定会对海蜗牛的解剖学、生理学和免疫系统提出新的要求。我们发现的许多基因组区域很可能与应对这些挑战有关。”

绘制每个基因的功能图谱

尽管这项工作为从卵到活体后代的转变提供了新的线索，但仍有许多问题有待解答。Stankowski说:“事实上，大多数基因创新都非常古老，而且在进化的尺度上纠缠不清，这使得研究它们的起源变得困难。”

“这些海蜗牛让我们做到了这一点，但我们才刚刚开始接触到这些新奇事物起源的表面。”下一步，研究人员希望绘制出每个突变的功能。Stankowski总结道:“我们的目标是一步一步地了解每一种基因变化是如何影响海蜗牛的形态和功能的。”