不需要男性也能生兒育女:為什麼有些物種可以孤雌生殖?

2020-12-24 無為有知

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。

亞洲水長鬣蜥

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。

黑鰭鯊

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。

孤雌生殖的淡水水蚤

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)。

烏梢蛇

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。

相關焦點

  • 這種生物不僅能孤雌生殖,還能自我複製,它的存在不違背規律嗎?
    絕大多數自然生物在這個世界上生存必須遵循相應的生命規律,比如交配需要雄性個體與雌性個體合作完成,又例如同種生物有差不多的壽命,所有生物的生命都會終結等等。但是上帝在「造物」的時候也會出現紕漏,遺留下一些看似違背自然規律,但實際上是有章可循的物種。
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    這聽起來有些殘暴,但是如果你發現雌性錘頭鯊所擁有的獨特特性,或許就能夠明白雄性錘頭鯊為什麼要這麼做了。事實上,根據一個國際科學小組的研究發現,雌性錘頭鯊可以在沒有雄性的幫助下生育。在此過程中,雌性體內的一個小細胞激活為受精卵,然後逐漸發育到生下幼鯊。
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  • 獅子和老虎有生殖隔離,但為什麼會出現「虎獅虎獸」等隔輩後代?
    直到有一天曾經是同一個物種的兩個種群,因為基因突變被不同環境選擇,導致兩個種群之間出現了生殖隔離,那麼這也就意味著新物種的出現。因此說不同物種之間必然存在生殖隔離,或者反過來說因為存在生殖隔離所以才屬於不同物種。
  • 為什麼不同膚色的人種不存在生殖隔離,人類和猩猩卻有生殖隔離?
    在物種分類時,生殖隔離似乎已經成為區分兩個物種最主要的分類標準。除了兩個物種雜交不能產生後代外,後代的不可育也被劃分到這一標準的重要特徵中。比如馬和驢的後代騾子、獅子和老虎的後代獅虎獸,都是由於後代的不可育,被認為物種間存在生殖隔離。
  • 說好的生殖隔離呢?
    為什麼斷句很重要,下面會詳細說明。「荊荊」有四分之三的老虎血統,從遠處看,它的毛色接近老虎,頭型像獅子,頭上沒有王字,不像老虎的頭是圓的。但凡對生物學了解一點的都知道,有些動物物種間是可以雜交的,比如馬和驢交配可以生出「騾」,公馬和母驢生的叫馬騾,公驢和母馬生的叫驢騾。但騾子是不可以生育後代的,這個叫「生殖隔離」 ,所以馬和驢是不同的物種。
  • 生殖隔離是偽科學嗎,兩個品種是如何變成兩個物種的?
    但是有關生殖隔離的定義撲朔迷離,在我們中學的教科書中有這樣的定義——馬與驢雖然可以產生後代,但是騾子是不可育的,但書中的解釋是因為馬有32對染色體,驢有31對染色體,導致騾子染色體數是奇數所以不可育。看到這個定義,有一小部分喜歡動腦筋的朋友就找到寶了,兩個物種存在生殖隔離,那它們之間的過渡物種在哪裡?
  • 動物可以在不交配的情況下繁殖後代嗎?
    雖然他們給出的答案大部分可能都有些荒誕,但學校裡的生物課一般都能把事情講清楚。人類的生育方式比較直截了當,但動物的生殖方式就要複雜得多(也有趣得多)。大多數野生動物都需要繁殖後代,但有不少物種無需交配即可生兒育女。這種現象叫做單性生殖。單性生殖是什麼?
  • 美國動物園一隻雌性科莫多巨蜥被發現能進行無性繁殖
    這種不可思議的壯舉通過稱為孤雌生殖(parthenogenesis)的過程得以實現。在該過程中,一個物種的雌性在沒有與雄性交配的情況下產生後代。擁有這種能力的物種並不多,但據了解,科莫多巨蜥是少數幾種。查塔努加動物園在Facebook帖子中寫道:「在2019年9月,我們宣布我們的雌性科莫多巨蜥Charlie已經成為三個巨蜥幼崽的母親。
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  • 兩個瀕危物種的不小心結合,竟造就了「神奇物種」
    因此為了保護生物的多樣性,科學家們在盡最大努力拯救那些瀕臨滅絕的物種。拯救瀕危物種可以幫助它們建立專屬保護區,這種措施的前提是被拯救的物種種群數量尚可,最終可以恢復到之前的水平。但如果物種成員個數已經十分稀少,那麼就只能尋找其它辦法,例如通過人工參與的繁殖策略,同種間的交配或者親緣關係較近物種間的交配。
  • 一個神奇的物種,既能生蛋又能生仔,科學家:人類正在見證進化!
    體內受精的動物中還有蜥蜴和蛇,在卵泡成熟後尚未覆蓋蛋殼的過程中,在雄性蜥蜴的精子受精後在覆上蛋殼,然後生下的蛋就是受精蛋,未來將會孵化成一隻小蜥蜴,當然也有科莫多巨蜥在極端情況下可以孤雌生殖,因為雌性科莫多巨蜥有兩對不同的性染色體,W和Z,卵細胞可以分裂成兩半自體受精,然後生下蛋,最後孵化發育成雄性個體。
  • 科莫多巨蜥可以孤雌繁殖,或已違背自然規律
    在現今世界上,科莫多巨蜥是最大的蜥蜴,它們非常的兇猛,甚至連同類都可以吃掉。相比很多大型肉食性動物,都不會主動攻擊人類不同,科莫多巨蜥在食物短缺,或者在野外遇到人類的時候,也會迅速的展開進攻。不過,大家也並不需要感到害怕,因為目前科莫多巨蜥已經是瀕危物種,在世界上,絕大部分科莫多巨蜥都生活在印度尼西亞的國家公園之中。
  • 神秘「小矮人」部落:族人身高不足一米五,8歲就能生兒育女
    導語:神秘「小矮人」部落:族人身高不足一米五,8歲就能生兒育女近些年來國人的物質生活變得極為豐富,越來越多的朋友喜歡追求更好的精神享受,那麼外出旅遊看世界也是一個很不錯的選擇。有的人喜歡看山河湖海,也有一部分小夥伴喜歡體驗不同的風俗文化,總的來說旅行都能提高我們的眼界,帶來更好的心情。今天小編要給大家介紹的是一個神秘「小矮人」部落:族人身高不足一米五,8歲就能生兒育女。看到這裡很多小夥伴們可能表示不太相信,但這個原始部落確實存在,並且在森林裡生活了很長的時間。