鸡蛋确实是先来的。产卵早在动物进化到陆地之前就已出现。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界经历了许多独立的生命过渡。然而，这些例子并没有告诉我们从卵子到活体后代所需的基因变化的数量。

现在，由 ISTA 博士后肖恩·斯坦科斯基 (Sean Stankowski) 领导的国际研究小组利用一只不起眼的海洋蜗牛揭示了支撑向活体繁殖过渡的基因变化。研究海洋蜗牛这一现象的主要优点是：这些生物体在过去 10 万年内进化出了活体——从进化的角度来看，只是一眨眼的功夫。因此，这些海洋蜗牛可以提供一个独特的机会来揭示活生生的遗传基础。“几乎所有哺乳动物都会活产，这种功能伴随着它们的进化大约 1.4 亿年。然而，在这项研究中，我们可以研究海洋蜗牛的活体是如何完全独立进化的，而且是在最近的情况下，”斯坦科夫斯基说。该团队的主要发现是：向活体生育的转变是由分散在蜗牛基因组中的大约 50 个基因变化引起的。

一个物种，一百多个名字据

《卫报》2015 年报道，海边海洋蜗牛 Littorina saxatilis 是世界上被错误识别最严重的生物。几个世纪以来，科学家们将其描述为新物种或亚种一百多次，尽管它是一种新物种或亚种。常见于整个北大西洋沿岸。整个混乱一定源于该物种的许多贝壳变异和栖息地。最重要的是，L. saxatilis 具有独特的繁殖模式：它已经进化出活体，而共享其栖息地的近缘海洋蜗牛则产卵。“科学家主要研究了 L. saxatilis 的外壳变异，而不是该物种与其产卵近亲的区别。事实上，就繁殖策略而言，这种蜗牛物种是很奇怪的，”斯坦科斯基说。

一次一步地失去卵

令人大开眼界的是，斯坦科夫斯基利用全基因组序列推断了 L. saxatilis 和其他相关的产卵 Littorina 物种的系统发育树或进化“家谱”。他表明，尽管生育是L. saxatilis与其产卵近亲的唯一区别特征，但L. saxatilis似乎并没有形成单一的进化群体。正是繁殖策略和祖先之间的这种不匹配，最终使斯坦科夫斯基和他的合作者能够将活体生育的遗传基础与整个蜗牛基因组中的其他遗传变化区分开来。“我们能够识别出 50 个基因组区域，这些区域似乎共同决定了个体是否产卵或生下活的幼崽，”斯坦科夫斯基说。“我们并不确切知道每个区域的作用，但通过比较产卵和活生蜗牛的基因表达模式，我们能够将其中许多区域与生殖差异联系起来。” 总体而言，结果表明，生命生育是通过过去十万年中出现的许多突变的积累而逐渐进化的。

活体繁殖的成本和收益

研究表明，转为活体繁殖使得蜗牛能够扩散到卵生动物无法生存和繁殖的新地区和栖息地。但这些蜗牛活生生的确切好处仍然是个谜。“我们不确定，但从产卵到生育的转变可能是由于自然选择有利于增加卵子的保留时间，卵子最终在母亲体内孵化。我们推测鸡蛋可能更容易受到干燥、物理损坏和捕食者的影响，”斯坦科夫斯基说。他补充说，在活体孕育者中，后代受到保护，免受恶劣天气的影响，直到它们能够自力更生。但通过解决一个问题，生命生育肯定会带来其他问题。“对后代的额外投资几乎肯定会对蜗牛的解剖学、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参与应对这些类型的挑战”。

绘制每个基因的功能图

虽然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。斯坦科夫斯基说：“事实上，大多数基因创新都非常古老，并且在进化层面上相互纠缠，这使得研究它们的起源变得困难。” “这些蜗牛让我们能够做到这一点，但我们才刚刚开始了解它们所能教给我们的关于新奇事物起源的知识的表面。” 下一步，研究人员希望绘制每个突变的功能图谱。斯坦科夫斯基总结道：“我们的目标是了解每种基因变化如何一步步塑造蜗牛在生育过程中的形态和功能。”