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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    要說生孩子離不開“男人”,火雞、蝮蛇、茉莉魚……紛紛跳出來反對

                    2019-09-15 22:31:00

                      在自然界中,雄性個體是必不可少的。但是,一些動物卻創建了屬于它們的“女兒國”。既然如此,為什么動物們還需要一個叫做“父親”的角色呢?

                      令人驚奇的孤雌生殖

                      2001年,美國內布拉斯加州亨利·多爾利動物園的水族館內,一條雙髻鯊寶寶從母親的肚子里悄然降生。一時間,消息傳遍了全世界,立刻引起了軒然大波。因為這條母鯊魚已經3年沒接觸過公鯊魚了,DNA測試也表明這個鯊魚寶寶根本沒有父親。不幸的是,幾天以后,這條珍貴的小鯊魚受到一條黃貂魚的攻擊,結束了短暫的生命。

                      事實上,鯊魚并非唯一可以單性生殖的高等動物。在過去的幾年中,科學家發現很多脊椎動物都可以通過單性生殖方式產生后代。傳統觀念認為,動物的單性生殖行為是“俘虜綜合征”的一種表現,不會出現在野外環境,只見于被關在動物園和水族館的那些動物身上。對于哺乳動物來說,單性生殖(也稱為孤雌生殖)就像人類歷史上傳說的童貞女生子一樣,是極為罕見的不正?,F象。雖然卵子有時確實可以在未受精的情況下就開始發育,但是胚胎通常會壞死或者癌變。在自然條件下,哺乳動物無法采用完全的單性生殖方式產生后代,因為父母雙方的基因帶有不同的化學印跡,沒有兩套完整的染色體,基因就無法正常表達。就像一雙筷子,一支來自父親,一支來自母親,缺少任何一支,都無法發揮筷子的功能。

                      然而,在哺乳動物之外,單性生殖并不罕見。已知的既能單性生殖,又能兩性生殖的脊椎動物包括幾種鯊魚、蟒蛇、火雞和科莫多巨蜥。令人吃驚的是,這些動物的單性生殖行為在野外環境下也能發生。2012年,美國塔爾薩大學生物學家沃倫·布思及其同事分析了兩種北美蝮蛇的59窩幼崽,其中2窩是單性生殖個體。這是首次發現脊椎動物在野外狀態下單性繁殖的案例。布思說:“這種生殖方式在爬行類動物和其他的動物身上比我們預想的更加普遍,人們對爬行動物繁殖方式的認識需要改變了?!备恿钊苏痼@的是,這些蝮蛇生活的地區竟然有大量的雄性個體。因此,蝮蛇媽媽以“處女”之身孕育生子,并非找不到“老公”。

                      那么,如果完全沒有雄性的話,脊椎動物能夠自我繁衍嗎?第一個肯定的答案來自1932年在美國得克薩斯州南部和墨西哥北部發現的一種全雌魚類——亞馬孫茉莉魚,學名帆(Poecilia formosa),名字取自希臘神話中完全由女戰士組成的傳奇部落亞馬孫。事實上,無論是進化生物學家,還是曾經甩過男朋友的美女,都能說出很多沒有異性的好處。首先,對于孤雌生殖的種類,每個個體都能獨立地繁殖后代,種群增長速度比兩性繁殖方式更快。其次,尋找另一半擠占了寶貴的覓食時間,交配過程中也存在染病或被捕食者吃掉的風險。更糟糕的是,兩性繁殖將遺傳基因隨機洗牌,創造出的新組合中不乏帶有缺陷的基因。

                      “女兒國”也需要“男人”

                      既然單性生殖具有這么多優勢,那么是不是意味著不再需要雄性了呢?其實不然。即使不存在雄性茉莉魚,雌魚仍然需要異性的幫忙,因為它們的卵子需要精子的刺激才能發育。雌魚會與鄰近種類的雄魚交配,但產下的后代卻只遺傳了母親的DNA,這種現象稱為雌核發育。這種特殊的生殖方式使得亞馬孫茉莉魚可以和任何一種近親種類生活在一起。

                      目前,已經發現的全雌種類大約有90種,主要是魚類、兩棲類和爬行類。其中,絕大多數都像茉莉魚一樣,需要其他物種的雄性幫助才能繁衍。其余一些,如鞭尾蜥蜴和壁虎,似乎完全不依賴任何雄性也能繁殖后代。但是,它們也顯示出某種“疑似”交配行為,比如跟其他物種的雌性“打情罵俏”,因此得到了一個“女同性戀蜥蜴”的昵稱。

                      那么,為什么全雌種類如此之少呢?一種解釋是全雌的種類有滅絕的可能性。研究表明,單一性別的物種在短期內可以正常地生存繁衍,但是長此以往基因組中有害的突變無法剔除,就會陷入種群衰退甚至停滯的困局,只能繁衍1萬到10萬代左右。

                      不過,有些全雌種類顯然可以活得更久。亞馬孫茉莉魚已經存活了28萬年,經歷了80萬代的繁衍。生活在北美洲大鹽湖地區的鼴鈍口螈更厲害。這些家伙出現于500萬年以前,迄今已經繁衍了100萬代。那么,它們是如何做到這一點的呢?答案是:竊取DNA!

                      通常來說,全雌個體與其他物種的雄性交配之后,會丟棄精子中的DNA。但是,有時候精子的DNA也會合并到子代的基因組中。茉莉魚就偶爾偷拿一段精子的染色體片段,而鼴鈍口螈則毫不客氣地盜取了一整套染色體。加拿大圭爾夫大學的吉姆·博加特創造了一個新詞“盜竊生殖”來描述上述過程。他認為,利用這一過程,全雌物種就可以獲取更適應生存環境的基因,從而與兩性生殖的物種競爭。

                      由此可見,全雌物種必須掠奪其他物種雄性體內的基因,否則就不能長久地生存下去,而且需要非同一般的環境才能產生。目前,沒有任何證據顯示,一個雌雄同體的物種能夠逐漸演化為只有雌性。相反,迄今發現的所有全雌物種都是其他兩個不同物種通過雜交而產生的。例如,新墨西哥鞭尾蜥蜴就是一只雄性的西部鞭尾蜥蜴與一只雌性的小條紋鞭尾蜥蜴結合的產物。一次交配就足以創造一個新物種,極其罕見,但卻真實地發生了。

                      2011年,美國密蘇里州斯托瓦斯醫學研究所的研究人員使一種單性生殖鞭尾蜥蜴的卵細胞與另一種有性生殖的鞭尾蜥蜴的精子結合,在實驗室中成功創造出了另一種單性生殖的新物種。兩套不同基因組的融合使其擁有雜交優勢,就像異種雜交的植物那樣。

                      單性生殖的方式十分特別,可以產生全克隆體,也可以產生半克隆體。像鞭尾蜥蜴那樣完全不需要雄性的物種,產生的就是全克隆個體。只是偶爾采用單性生殖的生物產生的一般是半克隆體。這些后代個體會因為同源染色體配對,造成有害突變加倍而無法正常地發育存活下來。這可能就是后代數量這么少的原因。比如,在迪拜阿拉伯塔酒店水族館中的豹紋鯊,過去幾年中產下了100多個孤雌生殖卵,但是只有4個后代成功地活下來。因此,單性生殖方式并非理論上那樣,可以產生更多的后代而具有優勢。

                      值得注意的是,孤雌生殖也并非只產生雌性后代。對于鳥類和某些爬行動物而言,雌性既有雌性染色體,也有雄性染色體。這意味著從理論上講,它們進行孤雌生殖所產生的后代中,兩種性別都有可能出現。但實際上,孤雌生殖的蟒蛇似乎只生“女孩”,而蝮蛇和火雞卻只生“男孩”。

                      所以,即使是全雌物種,也是離不開雄性的。有一種理論認為,假如把一條雌蛇單獨放在一個孤島上,它會無性繁殖出一條雄蛇,然后跟它進行有性生殖,產生更多的后代。然而,實際情況到底如何卻無從知曉。

                      不管怎樣,雌性始終離不開雄性。雖然有些雌性生物自己就能生孩子,但其后代遲早是需要雄性個體進行有性生殖的,否則就難逃滅絕的厄運。雄性個體可以自豪地說一句:世界不能沒有“純爺們兒”!

                    本文來自《科學畫報》

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