單性(孤雌)生殖

1、譯者：黃昏鳥校對：霍震波大約十年前，內(nèi)布拉斯加州亨利·多爾利動物園（Henry Doorly Zoo）的水族館中，一條雙髻鯊寶寶從它母親的肚子里無聲無息地來到了這個世上。然而，一魚激起千層浪，它在舒適的水中蕩起的漣漪擴散到了整個世界。因為它的母親已經(jīng)至少三年沒接觸過雄鯊魚了，而DNA檢測也證明，這孩子根本沒有父親?！斑@是史無前例的，”紐約石溪大學(xué)（Stony Brook University）的鯊魚遺傳學(xué)家德米安·查普曼（Demian Chapman）在為它做了親子鑒定之后如是說。這是鯊魚中所能確認(rèn)的第一例單性生殖?？上?，這條小鯊魚在出人意料的降生之后不久，就出人意料地離開

2、了人世：僅僅幾天之后，它就死于一條黃貂魚的攻擊。即便如此，我們也足以看出，這條小鯊魚絕不像它外表看上去的那么簡單。在過去的幾年里，人們發(fā)現(xiàn)，許多其他的脊椎動物都通過單性生殖來繁衍后代。而這些都指向了一個問題：動物中為什么會有雄性這么麻煩的性別??？人們往往都認(rèn)為，無性生殖在平時有性生殖的動物身上是很反常的野生狀態(tài)下才不會有這種事呢?！拔覀冃欧畹慕虠l就是：這是一種捕捉狀態(tài)下的綜合癥，只有動物園或水族館里才有?！倍砜死神R州塔爾薩大學(xué)的沃倫·布斯如是說。這種觀點也無可厚非，因為在哺乳動物中，處女懷孕，或稱孤雌生殖（parthenogenesis），是異常而且極度罕見的。雖然卵細(xì)胞有時真的會

3、在沒有受精的情況下就開始發(fā)育，但胚胎通常都會死去或癌變。有一個男孩子倒真有一部分是“處女懷孕”的產(chǎn)物他的身體是正常細(xì)胞和孤雌生殖產(chǎn)生的細(xì)胞的嵌合體。 但哺乳動物中，完全的孤雌生殖并不會自然產(chǎn)生，因為我們父系和母系的基因上有不同的化學(xué)物質(zhì)打上的印記，就像符契一樣，如果缺了一方，基因的活動就會被打亂。但是，哺乳動物以外，孤雌生殖卻出人意料地普遍。據(jù)已有資料來看，脊椎動物中既能有性生殖又能孤雌生殖的物種包括：某些品種的鯊魚、蟒蛇、火雞和科莫多巨蜥。而最令人吃驚的是，這種現(xiàn)象是會在野生狀態(tài)下發(fā)生的，而不僅僅是捕獲狀態(tài)下?！疽恢黄茪ざ龅目颇嗑掾幔哪赣H生下這一窩卵之前，從未親密接觸或哪怕見過一只雄

4、性科莫多巨蜥。檢測證實小家伙確實是孤雌生殖的產(chǎn)物?！咳ツ?，布斯和他的同事研究了兩個北美蝮蛇品種的59條幼蛇，它們在實驗室誕生，它們的母親在被捕捉前就已經(jīng)懷孕，其中兩條幼蛇是孤雌生殖的產(chǎn)物這是首次記錄到野外孤雌生殖的案例（右圖是其中一條小蛇和它的母親）?！拔覀冋J(rèn)為，這種繁殖方式在爬行動物和其他某些動物中的確存在，而且比我們之前想象的普遍的多，”布斯說?！八裕覀儗ε佬袆游锓敝撤绞降南敕ㄕ嬉母牧??！备钊梭@訝的是，那些雌蛇是在一個雄性相當(dāng)充裕的地方被捕捉到的。所以，用這種方式來繁殖并不是因為缺少配偶才不得已而為之的。實際上，不管是演化生物學(xué)家還是甩掉了男朋友的妹子都會告訴你，讓雄性生物消失是有

5、很多好處的。如果一個物種只有雌性，那么每個個體就都能自己繁殖，這樣，該物種就能比那些既有雄性又有雌性的物種繁殖更快，數(shù)量更多。再有，勾引異性會擠掉尋找食物的寶貴時間；而且交配的過程可能會傳染疾病，也可能讓這一對兒在這個心神蕩漾的時刻被掠食者吃掉。而最重要的是，有性生殖會給基因隨機洗牌，創(chuàng)造出新的組合，這樣，有缺陷的基因就會混雜進原有的優(yōu)秀完美的基因中。由此觀之，動物界中有性生殖為何如此普遍反而是一樁難解之謎。所以，脊椎動物是不是可以沒有雄性也過得很好呢？1932年于德克薩斯南部和墨西哥北部發(fā)現(xiàn)的一個物種給出的答案是是的！我們可以！這個只有雌性的物種名叫亞馬遜花鮰，（Poecilia formo

6、sa），得名自驍勇善戰(zhàn)的的亞馬遜女戰(zhàn)士?！緛嗰R遜花鮰 圖片來自www.oeaw.ac.at】不過，雖然雄性亞馬遜花鮰并不存在，雌魚依然是需要雄性的。它們的卵如果沒有精子的刺激就不會發(fā)育。因此，它們會與其他鄰近物種的雄魚交配，但產(chǎn)下的后代只有母親的基因這種現(xiàn)象叫做“雌核發(fā)育”。這種奇怪的設(shè)定使得亞馬遜花鮰魚只能在這些鄰近物種的附近生存?？偣菜闫饋恚壳耙呀?jīng)發(fā)現(xiàn)的魚類、兩棲動物和爬行動物中，大概有90種只有雌性的物種，但它們中的大多數(shù)就像花鮰魚那樣，還是需要其他物種的雄性的。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開枝散葉呢。不過，它們也表現(xiàn)出了交配的行為：鞭尾蜥蜴會與

7、該物種其他的雌性進行擬交配，也因此得了個“蕾絲蜥蜴”（或“百合蜥蜴”？）的雅號?！暗谖铱磥?，這種行為是為了建立統(tǒng)治地位，就像兩只狗想騎到對方身上一樣?！北说?#183;鮑曼如是說，他是位研究孤雌生殖的專家，供職于密蘇里州堪薩斯市的斯托瓦醫(yī)學(xué)研究所（Stowers Institute for Medical Research）。因此，一些物種是根本不需要雄性的。問題是，既然孤雌生殖能繁衍出更多后代，理論上比有性生殖更有優(yōu)勢，為什么這個數(shù)字只有這么少呢？雖然這方面還有待于進一步探索，但是一個物種的確有需要雄性的理由。其中一條就是：完全由雌性組成的物種也許很快就會走向滅絕。娘子軍物種模型顯示，單一

8、性別的物種在短期內(nèi)的確沒問題，但從長期來看，因為它們的基因組完全沒有變化，這就有問題了：如果不能讓基因重組并清理掉有害的突變的話，該物種只能繁衍一萬到十萬代，就會走到盡頭了 (Evolution, vol 44, p 1725)。鞭尾蜥蜴和壁虎還沒到大限，可有些只有雌性的物種卻比這個理論所預(yù)測的要長久得多。亞馬遜花鮰魚已經(jīng)生存28萬年了，也就是說，已經(jīng)傳了80萬代了。某些孤雌物種卻讓這個數(shù)字顯得小巫見大巫了，這就是北美五大湖區(qū)的鈍口螈。它們的身影在500萬年前就出現(xiàn)了，迄今已經(jīng)傳了100萬代。這些物種打破詛咒的秘訣是什么呢？答案是：它們可以竊取DNA。當(dāng)它們與其他物種的雄性交配之后，精子中的D

9、NA通常會被拋棄掉，但有時，部分DNA會被合并到子代的基因組中。亞馬遜花鮰有時會竊取染色體片段，而鈍口螈則毫不客氣地對整個染色體組施行“拿來主義”。加拿大安大略省圭爾夫大學(xué)的吉姆·博加特（Jim Bogart）為這種掠奪基因的過程創(chuàng)造了一個新名詞：“kleptogenesis”（字面義是：盜竊生殖）。他認(rèn)為，有了這種過程，那些只有雌性的生物就得以獲取更適應(yīng)其環(huán)境的基因，從而與有性生殖的生物競爭。單性別的鈍口螈也能夠把整個染色體組舍棄掉，這樣，有害的突變就不會累積下去了，博加特說，“這套系統(tǒng)好棒好棒的，而且這也是自然選擇所推動的一旦一個克隆體出了問題，就會演化出新的克隆體?！薄緦τ阝g口

10、螈來講，孤雌生殖已經(jīng)成為常態(tài)】因此，只有雌性的物種必須掠奪其他物種雄性的基因，否則就不能長久地生存下去。此外，這些單性別的物種也需要非同一般的環(huán)境才能產(chǎn)生。目前沒有任何證據(jù)顯示，一個雌雄同體的物種能夠逐漸演化為只有雌性，事實上正相反除了一個物種以外，迄今發(fā)現(xiàn)的所有單性別物種都是其他兩個不同物種雜交的產(chǎn)物，是短期內(nèi)產(chǎn)生的。舉例來說，單性別的新墨西哥鞭尾蜥蜴，就是一只雄性的小條紋鞭尾蜥蜴與一只雌性的西部鞭尾蜥蜴結(jié)合所產(chǎn)生的后代。這一次交配就足以瞬間創(chuàng)造一個新物種了。（譯者：2002年以前，這三種鞭尾蜥蜴都被歸于Cnemidophorus屬,而非文中的Aspidoscelis）所以，就如你想象的那樣

11、，這種事情的確極其罕見，但卻實實在在地發(fā)生了。2011年，鮑曼的團隊使一種單性別鞭尾蜥蜴的卵細(xì)胞與另一種有性生殖的鞭尾蜥蜴的精子結(jié)合，在實驗室中，他們就這樣成功創(chuàng)造出了另一個單性別的新物種。（美國科學(xué)院院報，第108冊，9910頁）于是，這兩套不同基因組的融合可以幫單性別物種開個好頭，這些后代擁有雜交優(yōu)勢，基因很有活力，就像異種交配的植物那樣。此外，這些雜交的后代也以一種特殊的方式進行繁殖。孤雌生殖也有不同的方式，可以產(chǎn)生全克隆體也可以產(chǎn)生半克隆體（參見圖表）。那些舍棄了雄性的物種，比如單性別的鞭尾蜥蜴，產(chǎn)生的就是全克隆。告別有性生殖另一方面，只是偶爾采用孤雌生殖的生物產(chǎn)生的一般是半克隆體，而

12、且這些后代會因為嚴(yán)重的同系交配而出現(xiàn)很大的問題孤雌生殖令有害的突變加倍了。這也可能是為什么它們數(shù)量這么少的原因。比如說，孤雌生殖產(chǎn)生的蝰蛇產(chǎn)卵更少，它們的部分幼蛇能健康地活下來，但大多數(shù)都是死胎或畸形。因此在現(xiàn)實中，舍棄有性生殖并不像理論上那樣，讓孤雌生殖的生物產(chǎn)生更多后代，從而獲得巨大的優(yōu)勢。還有一點，孤雌生殖也不像你想的那樣僅僅產(chǎn)生雌性后代。對于鳥類和某些爬行動物而言，雌性是既有雌性染色體也有雄性染色體的，這就意味著，理論上說，它們進行孤雌生殖所產(chǎn)生的后代中，兩種性別都有可能。而實際上，孤雌生殖的蟒蛇似乎只能生出雌性，但觀察到的蝰蛇和火雞所產(chǎn)生的后代卻只有雄性（參見附錄“火雞的故事”）。所以，對于這些物種而言，沒有雄性還是萬萬不能的，孤雌生殖是為了產(chǎn)生更多雄性?！坝幸粋€理論，假如你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(chǎn)生更多后代?！辈妓谷缡钦f。目前，我們并不知道這種事在現(xiàn)實中到底發(fā)生過沒有。布斯正在觀察和記錄那些蝰蛇的后代，探索它們是否會繁殖，以及怎樣