在討論這個問題之前,先看這么個故事:
網(wǎng)紋蟒是世界上最長的蛇,但今年已11歲、身長6米的網(wǎng)紋蟒塞爾瑪并不是因此獲得眾人矚目。它在美國路易斯維爾動物園與另一條雌蛇一起生活了四年,從未與任何雄性同類接觸過。然而,它產(chǎn)下了61枚卵,并孵出了6條健康的后代。
《林奈學(xué)會生物學(xué)期刊》通過新的DNA證據(jù)顯示,塞爾瑪是世界上第一條無性生殖的網(wǎng)紋蟒。它所產(chǎn)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(xì)胞分裂時的副產(chǎn)物——極體,塞爾瑪?shù)穆鸭?xì)胞與極體結(jié)合,并最終發(fā)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,它們就是塞爾瑪?shù)陌肟寺◇w。
事實上,這樣的單性生殖方式在動物界并非孤例,被稱為“孤雌生殖”,意味著這些動物媽媽完全只依靠自己誕下下一代。這些動物和它們獨自孕育的寶寶構(gòu)成了一個神奇的“母系”星球。
人類可以單性繁殖么?
既然單性生殖,并且我們發(fā)現(xiàn)在自然界中這種現(xiàn)象比想象的要普遍。人類可以學(xué)會這種生物學(xué)秘笈么?讓女性按照自己的計劃懷孕,而不需要男人參與?
至少,女性需要得到精子才能使她們受孕。但是沒有證據(jù)表明,精子只能由男性產(chǎn)生。十年前,日本的研究人員展示了一只老鼠,這只老鼠有兩個母親,卻沒有父親。這只老鼠名叫 Kaguya(在神話中,月亮女神 Kaguya 誕生于竹竿里),它是在實驗室中由兩只雌性小鼠的遺傳物質(zhì)結(jié)合而成的。
在一點小小的幫助下,從雌性小鼠取出的干細(xì)胞則被誘導(dǎo)為精子細(xì)胞,正常情況下不會發(fā)生這樣的事情。所以很可能創(chuàng)造出由兩位母親繁殖的后代,每位母親都貢獻(xiàn)了一半的遺傳物質(zhì)。當(dāng)然,這不是那么簡單。來自謝菲爾德大學(xué)的生殖生物學(xué)家 Allan Pacey 博士解釋道:“我們可以在顯微鏡下創(chuàng)造出和精子相似的東西,但是它能否像正常精子那樣產(chǎn)生生物遺傳效應(yīng),這很難做到。我不知道是否有一種方法可以不使用精子然后觀察嬰兒是否發(fā)育正常。你可以在實驗鼠身上這么做,但是要在人類身上這么做還需要邁出很大的一步?!?/p>
理論上,在實驗室中可以產(chǎn)生一個子代,這個子代只由一位女性而來。然而,它們要為此付出的代價是令人震驚的遺傳瓶頸(是指一個大的多樣性群體在某種條件的限制下,只有少部分個體可以通過某一個時空到達(dá)新的繁殖地,并由這些個體進(jìn)一步繁殖成一個多態(tài)性的小群體。由于這少部分的個體只代表了原有群體的遺傳多樣性的一小部分,故稱為遺傳瓶頸)。當(dāng)一個基因庫小的時候,先天性缺陷和其他疾病的患病風(fēng)險就會上升。如果你選擇完全靠你自己繁衍后代,你的子代可能只有一位親代,并且這個孩子的遺傳多樣性只有一半。以后,每一代的單親繁殖將使這個過程不斷加劇,通常隱藏的基因缺陷就會浮出水面。
也就是說,若是你完全接受單性生殖,你的孩子們可能只會像你的回聲一樣越來越弱。
單性繁殖的原因
①極端情況
如隔離、壓力導(dǎo)致。
② 沒有雄性
鞭尾蜥包含了許多物種,其中相當(dāng)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(jīng)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(chǎn)生后代。
③ 古老的生存方式
最擅長這種行為的動物,如蟒和蚺,也是最古老的一些蛇類?;蛟S在這些古老蛇類生存的年代,可能是億萬年前,它們的數(shù)量如此稀少,或者很難找到異性配偶,因此只能采用單性生殖的方式。不過化石記錄無法告訴我們有關(guān)的信息。
蝎子
部分蝎子,比如巴西金幽靈。
蚜蟲
蚜蟲是最常見的孤雌生殖昆蟲,它們在植物的生長季節(jié)進(jìn)行孤雌生殖,單一的雌蚜可以生出小蚜蟲。昆蟲通常是產(chǎn)卵,而這時的蚜蟲生產(chǎn)的是小蚜蟲,我們稱之為偽胎生。蚜蟲繁殖很快,出生的小蚜蟲約七天后就可開始繁殖。所有這些均是蚜蟲對環(huán)境的適應(yīng),目的是在植物的生長季節(jié),它們可以在短期內(nèi)占領(lǐng)有利的環(huán)境。但在秋末會產(chǎn)生雄性蚜蟲,雌蚜與之交配后產(chǎn)卵,以卵越冬。
水蚤
春夏季一般僅能見到雌體,進(jìn)行單性生殖,所產(chǎn)的卵稱“夏卵”,較小,卵殼薄,卵黃少,不需受精,可直接發(fā)育為成蟲。這些成蟲多是雌蟲,再進(jìn)行孤雌生殖。因此,在短時間內(nèi)能夠大量繁殖,呈一片紅色,故稱紅蟲。
蜜蜂
孤雌生殖是有性生殖中的一種特殊生殖方式,是指卵細(xì)胞不經(jīng)過受精作用直接發(fā)育成新個體的生殖方式。蜜蜂中的蜂王、工蜂是由受精卵發(fā)育而來,屬于卵式生殖。蜜蜂中的雄蜂是由卵細(xì)胞直接發(fā)育而來,屬于孤雌生殖。蜂屬于單倍體,其經(jīng)過假減數(shù)分裂(減數(shù)第一次分裂時無同源染色體的分離,減數(shù)第二次分裂相當(dāng)于普通的有絲分裂)產(chǎn)生精子。
火雞
在19世紀(jì)初,有報告稱雞有單性生殖的現(xiàn)象,之后有人就開始研究火雞中的類似現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn),這些大型家禽能產(chǎn)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(jù)主導(dǎo)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(fā)育正常,而且能成功進(jìn)行繁殖。
鯊魚
2001年美國內(nèi)布拉斯加州奧馬哈的亨利多利動物園和水族館的水族館飼養(yǎng)員驚訝地發(fā)現(xiàn)水箱里有一條窄頭雙髻鯊(Sphyrnatiburo)寶寶在游泳。該水箱里原本只有三條雌性窄頭雙髻鯊,它們在很幼小的時候就生活在水箱里并且在過去的三年里從未接觸任何雄性個體——因此問題是,它們是如何懷上幼崽的?
2007年,基因測試結(jié)果表示,這頭鯊魚寶寶是“處女生殖”,也即單性繁殖的產(chǎn)物,換句話說,這頭鯊魚寶寶是母親的克隆體。很不幸的是,這頭鯊魚寶寶在出生幾天后就死亡了。
科莫多巨蜥
2007年1月英國切斯特動物園里一只科莫多龍(Varanuskomodoensis)寶寶(世界上最巨大的蜥蜴)出生了,它是動物園里的雌性科莫多龍孵化的多只幼崽之一,這條科莫多龍從未與任何雄性個體交配過。對孵化的幼崽進(jìn)行的測試證實了它們是單性繁殖的結(jié)果。在科莫多龍物種中,單性繁殖只會產(chǎn)生雄性后代。這是因為科莫多龍和其它某些爬行動物一樣,與哺乳動物的“性別設(shè)置”方面有所不同:雌性個體同時擁有雄性和雌性的性染色體。因此單性生物產(chǎn)生的胚胎會擁有兩條雌性染色體——在這種情況下它們無法存活下來——或者兩條雄性染色體。
實際上,包括科莫多巨蜥在內(nèi),有二十五種蜥蜴可以無性繁殖。
撰文:夕佳 編輯:韋爾斯
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