據《Conversation》,在美國史密森尼國家動物園,一隻亞洲水長鬣蜥從蛋中孵化出來,讓它的飼養員大吃一驚。為什麼?原來這隻小蜥蜴的母親從來沒有和雄性水長鬣蜥接觸過。通過基因檢測,動物園的科學家們發現,這隻2016年8月24日出生的小雌蜥蜴是通過孤雌生殖出生的。

孤雌生殖顧名思義,是指雌性在沒有雄性參與的情況下無性繁殖出下一代。雖然許多人可能認為這種行為只存在於科幻小說中,但單性生殖在地球上卻驚人地普遍,存在於各種生物中,包括植物、昆蟲、魚類、爬行動物,甚至鳥類。因為哺乳動物,包括人類,需要特定的來自精子的基因,所以哺乳動物不能孤雌生殖。
在沒有精子的情況下繁衍後代
有性生殖包括一個雌性和一個雄性,各自以卵子或精子的形式提供遺傳物質,以創造一個獨一無二的後代。絕大多數動物是有性繁殖的,但有些物種的雌性卻能產下含有生殖所需的所有遺傳物質的卵。這些物種,包括一些黃蜂、甲殼類動物和蜥蜴,它們的雌性只通過孤雌生殖繁殖,被稱為專性孤雌生殖。
還有大量的物種屬於自發孤雌生殖,最常見的是在動物園環境中的動物,如史密森尼動物園的亞洲水長鬣蜥和維吉尼亞水族館的黑鰭鯊。自發孤雌生殖的物種在自然環境下通常是有性繁殖,但偶爾也會產生發育成熟的卵子。

科學家們已經了解到,自發孤雌生殖可能是一種遺傳特性,這意味著突然發生孤雌生殖的雌性更有可能生出具有同樣特性的女兒。
雌性如何使自己的卵子受精?
孤雌生殖要發生,必須滿足一系列的條件。首先,雌性必須能夠在沒有精子刺激或交配的情況下產生卵細胞(卵子發生)。其次,雌性產生的卵子需要能自行發育,形成早期胚胎。最後,卵必須成功孵化。
這一過程的每一步都很容易失敗,尤其是第二步,這需要卵子內DNA染色體數目加倍,以確保發育中的後代擁有完整的基因組。或者,卵子也可以「假受精」,由卵子生產過程中被稱為極體的剩餘細胞冒充「精子」刺激卵細胞。無論哪種啟動胚胎發育的方法,最終都將決定母親和她的後代之間遺傳相似性的水平。
觸發孤雌生殖的生物過程尚未被完全了解,但其中似乎包括環境變化。在既能有性生殖又能孤雌生殖的物種(如蚜蟲)中,壓力因素如擁擠和捕食可能會導致雌性從孤雌生殖轉向有性生殖,但不會反過來。在一些淡水浮遊生物中,高鹽度似乎是導致這種轉換的原因。

單性生殖的優勢
雖然自發孤雌生殖似乎很罕見,但它確實能夠為母體提供一些好處。在某些情況下,它可以在缺少雄性的情況下,讓雌性自行產出交配伴侶。
單性生殖後代的性別是由物種本身決定的。對於由染色體決定性別的生物來說,比如某些昆蟲、魚類和爬行動物的XX雌性染色體和XY雄性染色體,孤雌生殖的雌性只能用XX性染色體生育後代,這意味著她總是會生育XX雌性後代。但是對於雌性具有ZW性染色體的生物體(比如蛇和鳥類),後代要麼是ZZ,因此是雄性的,或者更罕見的WW(雌性)。

在1997年到1999年之間,鳳凰城動物園的一隻斑紋烏梢蛇生下了兩隻雄性後代,並最終存活到成年。如果雌性與孤雌繁殖的兒子交配,將構成近親交配。雖然近親繁殖會導致許多遺傳問題,但從進化的角度來看,這總比沒有後代要好。雌性通過孤雌生殖產生雄性後代的能力也表明,自然界中的無性生殖可能比科學家以前意識到的更普遍。
經過很長一段時間,生物學家觀察到,專性孤雌生殖的物種經常會因為疾病、寄生或棲息地的變化而滅絕。單性生殖物種固有的近親交配似乎造成了它們具有較短的進化周期。
當前對孤雌生殖的研究旨在了解為什麼有些物種既能有性生殖又能孤雌生殖,偶爾的有性生殖是否足以讓一個物種生存下來。