沒爸爸也可以生孩子:單性生殖奧秘

 

據國外媒體報道,這是一條名為Thelma的雌性蟒蛇,它身長達到6米,在美國路易斯維爾動物園獨自生活了4年,從未與任何雄性同類接觸過。然而,它產下了61枚卵,并孵出了6個健康的后代。難道它是在許多年以前與某條雄性蟒蛇交配過,然后將其精子儲存起來了?

遺傳學檢測很快給出了答案:Thelma是世界上第一條無性生殖的網紋蟒。它所產下的卵具有長成雌性后代的所有遺傳信息,無需雄性蟒蛇的精子或DNA。取代精子的是生殖細胞分裂時的副產物——極體,Thelma的卵細胞與極體結合,并最終發育成胚胎。因此,它的每個后代都具有它一半染色體的兩份拷貝,換句話說,它們就是Thelma的半克隆體。

這條名為“Thelma”的網紋蟒讓動物園管理人員大吃了一驚。

極端環境下的繁殖方式?

盡管十分奇特,但我們現在已經知道Thelma的情況并非獨一無二。科學家已經發現在許多物種中都存在單性生殖現象,包括兩棲類、爬行類、軟骨魚類和硬骨魚類,甚至是鳥類。至于這種現象的背后原因,我們現在還不是很清楚。

單性生殖,又稱為孤雌生殖(parthenogenesis),一開始被認為是極端情況導致的現象。在以往的記錄中,這種現象只出現在人工養殖的動物中,因此人們推測是壓力、隔離等原因引起。當延續血脈的其他方法都行不通的時候,或許就只剩下單性生殖這一條路了。

然而,現實情況未必如此。科學家發現,一些雌性動物即使在存在雄性的情況下,也會采用單性生殖產生后代。而且,野生條件下也會出現單性生殖,甚至這種現象可能已經存在了億萬年的時間。這種繁殖方式具有一定的優勢,特別是在如今的地球上,許多物種的種群數量正急劇地下降。當然,這也引發了對有性生殖重要性的討論。

許多鯊魚種類可能具有單性生殖的能力。

此外,還有一個很重要的問題是,為什么脊椎動物中,包括魚類、爬行動物和鳥類都會出現單性生殖,但包括人類在內的哺乳動物卻沒發現具有這種能力?事情看來并不是那么簡單……

單性生殖的火雞

或許通過常見的家養火雞,我們可以最好地理解“單性生殖”。在19世紀初,有報告稱雞有單性生殖的現象,之后有人就開始研究火雞中的類似現象。他們發現,這些大型家禽能產下未受精的蛋,并成功孵出后代。

不過,這些孵出來的火雞雛鳥都是雄性的。與哺乳動物不同,在鳥類中,雄性的染色體占據主導地位。很快,人們選育出了一個單性生殖的火雞家系,其雄性后代都發育正常,而且能成功進行繁殖。
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科莫多巨蜥也會進行單性生殖。

過去15年中,出現了一系列關于家養魚類、蛇和蜥蜴等動物單性生殖行為的報道,而且,似乎許多種鯊魚也具有這種行為。2001年12月14日,在養在一起的三條雌性窄頭雙髻鯊中,有一條產下了健康的雌性后代。這三條雌性鯊魚是在未成年時,從美國佛羅里達群島海域捕獲的。它們都沒有接觸過雄性鯊魚。

據紐約州立大學石溪分校的德米安·查普曼(Demian Chapman)團隊稱,這三條雌性窄頭雙髻鯊中確實有一條進行了生育。隨后的遺傳學檢測證實,沒有雄性鯊魚參與其中。后來科學家在其他4種鯊魚中也發現了同樣的現象。查普曼說:“看起來這是一種在許多鯊魚中都存在的現象。”

科摩多巨蜥

2006年,科學家報告稱,兩條不同的科摩多巨蜥——世界上最大的蜥蜴——也出現了單性生殖的行為。這兩條巨蜥圈養在不同的機構中,一條在切斯特動物園,另一條在倫敦動物園。兩家動物園都位于英國。

科摩多巨蜥同樣具有單性生殖的行為。

當時,科學家推測這種巨蜥能夠在有性生殖和無性生殖之間進行轉換,即在沒有雄性存在的極端情況下,可以生出自己的克隆后代。近年來,科學家還發現包括蟒和蚺在內的多種蛇類中,也會在沒有雄性的情況下進行單性生殖。

那么問題來了,它們為什么要這么做呢?

沒有雄性的生活

一個可能的解釋來自野生條件下的鞭尾蜥。事實上,鞭尾蜥包含了許多物種,其中相當一部分是來自其他物種的雜交后代。這些奇特的雜交物種都是雌性,雄性已經被完全從它們的繁殖過程中踢開。每只雌性鞭尾蜥都通過無性生殖的方式產生后代。

這種性別專屬的策略具有其演化優勢:無論哪一只鞭尾蜥落單了,它都可以延續自己的基因,而那些需要依賴雄性才能繁殖的鞭尾蜥則逐漸消亡。這是一種非常特別的單性生殖,只出現于沒有雄性存在的情況下。那些被困在孤島上的雌性鞭尾蜥,逐漸轉變了生物學特征,以進行單性生殖。

Thelma的后代可以說是它的半克隆體。

科學家認為,網紋蟒Thelma可能也是出于類似的原因才進行單性生殖。它生活在寬敞的籠舍中,食物充足,溫度適宜,具有在生物學上轉變成單性生殖的良好條件。對于其他蛇類、科莫多巨蜥和鯊魚來說,情況很可能也是如此。