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本文为第79期小红猪抢稿Clone alone: Who needs sex?译文

译者:黄昏鸟

校对:霍震波

小红花等级:4朵

【Video: Zebra shark egg hatches in 'virgin birth'

大约十年前,內布拉斯加州亨利·多尔利动物园(Henry Doorly Zoo)的水族馆中,一条双髻鲨宝宝从它母亲的肚子里无声无息地来到了这个世上。然而,一鱼激起千层浪,它在舒适的水中荡起的涟漪扩散到了整个世界。因为它的母亲已经至少三年没接触过雄鲨鱼了,而DNA检测也证明,这孩子根本没有父亲。“这是史无前例的,”纽约石溪大学(Stony Brook University)的鲨鱼遗传学家德米安·查普曼(Demian Chapman)在为它做了亲子鉴定之后如是说。这是鲨鱼中所能确认的第一例单性生殖。

可惜,这条小鲨鱼在出人意料的降生之后不久,就出人意料地离开了人世:仅仅几天之后,它就死于一条黄貂鱼的攻击。即便如此,我们也足以看出,这条小鲨鱼绝不像它外表看上去的那么简单。在过去的几年里,人们发现,许多其他的脊椎动物都通过单性生殖来繁衍后代。而这些都指向了一个问题:动物中为什么会有雄性这么麻烦的性别啊?

人们往往都认为,无性生殖在平时有性生殖的动物身上是很反常的——野生状态下才不会有这种事呢。“我们信奉的教条就是:这是一种捕捉状态下的综合症,只有动物园或水族馆里才有。”俄克拉荷马州塔尔萨大学的沃伦·布斯如是说。

这种观点也无可厚非,因为在哺乳动物中,处女怀孕,或称孤雌生殖(parthenogenesis),是异常而且极度罕见的。虽然卵细胞有时真的会在没有受精的情况下就开始发育,但胚胎通常都会死去或癌变。有一个男孩子倒真有一部分是“处女怀孕”的产物——他的身体是正常细胞和孤雌生殖产生的细胞的嵌合体。 但哺乳动物中,完全的孤雌生殖并不会自然产生,因为我们父系和母系的基因上有不同的化学物质打上的印记,就像符契一样,如果缺了一方,基因的活动就会被打乱。

但是,哺乳动物以外,孤雌生殖却出人意料地普遍。据已有资料来看,脊椎动物中既能有性生殖又能孤雌生殖的物种包括:某些品种的鲨鱼、蟒蛇、火鸡和科莫多巨蜥。而最令人吃惊的是,这种现象是会在野生状态下发生的,而不仅仅是捕获状态下。

【一只破壳而出的科莫多巨蜥,它的母亲生下这一窝卵之前,从未亲密接触或哪怕见过一只雄性科莫多巨蜥。检测证实小家伙确实是孤雌生殖的产物。】

去年,布斯和他的同事研究了两个北美蝮蛇品种的59条幼蛇,它们在实验室诞生,它们的母亲在被捕捉前就已经怀孕,其中两条幼蛇是孤雌生殖的产物——这是首次记录到野外孤雌生殖的案例(右图是其中一条小蛇和它的母亲)。“我们认为,这种繁殖方式在爬行动物和其他某些动物中的确存在,而且比我们之前想象的普遍的多,”布斯说。“所以,我们对爬行动物繁殖方式的想法真要改改了。”

更令人惊讶的是,那些雌蛇是在一个雄性相当充裕的地方被捕捉到的。所以,用这种方式来繁殖并不是因为缺少配偶才不得已而为之的。

实际上,不管是演化生物学家还是甩掉了男朋友的妹子都会告诉你,让雄性生物消失是有很多好处的。如果一个物种只有雌性,那么每个个体就都能自己繁殖,这样,该物种就能比那些既有雄性又有雌性的物种繁殖更快,数量更多。再有,勾引异性会挤掉寻找食物的宝贵时间;而且交配的过程可能会传染疾病,也可能让这一对儿在这个心神荡漾的时刻被掠食者吃掉。而最重要的是,有性生殖会给基因随机洗牌,创造出新的组合,这样,有缺陷的基因就会混杂进原有的优秀完美的基因中。由此观之,动物界中有性生殖为何如此普遍反而是一桩难解之谜。

所以,脊椎动物是不是可以没有雄性也过得很好呢?1932年于德克萨斯南部和墨西哥北部发现的一个物种给出的答案是——是的!我们可以!这个只有雌性的物种名叫亚马逊花鮰,(Poecilia formosa),得名自骁勇善战的的亚马逊女战士。


【亚马逊花鮰 图片来自www.oeaw.ac.at】
不过,虽然雄性亚马逊花鮰并不存在,雌鱼依然是需要雄性的。它们的卵如果没有精子的刺激就不会发育。因此,它们会与其他邻近物种的雄鱼交配,但产下的后代只有母亲的基因——这种现象叫做“雌核发育”。这种奇怪的设定使得亚马逊花鮰鱼只能在这些邻近物种的附近生存。

总共算起来,目前已经发现的鱼类、两栖动物和爬行动物中,大概有90种只有雌性的物种,但它们中的大多数就像花鮰鱼那样,还是需要其他物种的雄性的。而其余的那些,比如一些鞭尾蜥蜴和壁虎,似乎是不需要任何雄性也能好好地开枝散叶呢。不过,它们也表现出了交配的行为:鞭尾蜥蜴会与该物种其他的雌性进行拟交配,也因此得了个“蕾丝蜥蜴”(或“百合蜥蜴”?)的雅号。“但在我看来,这种行为是为了建立统治地位,就像两只狗想骑到对方身上一样。”彼得·鲍曼如是说,他是位研究孤雌生殖的专家,供职于密苏里州堪萨斯市的斯托瓦医学研究所(Stowers Institute for Medical Research)。

因此,一些物种是根本不需要雄性的。问题是,既然孤雌生殖能繁衍出更多后代,理论上比有性生殖更有优势,为什么这个数字只有这么少呢?虽然这方面还有待于进一步探索,但是一个物种的确有需要雄性的理由。其中一条就是:完全由雌性组成的物种也许很快就会走向灭绝。

娘子军物种

模型显示,单一性别的物种在短期内的确没问题,但从长期来看,因为它们的基因组完全没有变化,这就有问题了:如果不能让基因重组并清理掉有害的突变的话,该物种只能繁衍一万到十万代,就会走到尽头了 (Evolution