單性(孤雌)生殖

1、譯者：黃昏鳥(niǎo)校對(duì)：霍震波大約十年前，內(nèi)布拉斯加州亨利·多爾利動(dòng)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(wú)聲無(wú)息地來(lái)到了這個(gè)世上。然而，一魚(yú)激起千層浪，它在舒適的水中蕩起的漣漪擴(kuò)散到了整個(gè)世界。因?yàn)樗哪赣H已經(jīng)至少三年沒(méi)接觸過(guò)雄鯊魚(yú)了，而DNA檢測(cè)也證明，這孩子根本沒(méi)有父親?！斑@是史無(wú)前例的，”紐約石溪大學(xué)（Stony Brook University）的鯊魚(yú)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(shuō)。這是鯊魚(yú)中所能確認(rèn)的第一例單性生殖?？上?，這條小鯊魚(yú)在出人意料的降生之后不久，就出人意料地離開(kāi)

2、了人世：僅僅幾天之后，它就死于一條黃貂魚(yú)的攻擊。即便如此，我們也足以看出，這條小鯊魚(yú)絕不像它外表看上去的那么簡(jiǎn)單。在過(guò)去的幾年里，人們發(fā)現(xiàn)，許多其他的脊椎動(dòng)物都通過(guò)單性生殖來(lái)繁衍后代。而這些都指向了一個(gè)問(wèn)題：動(dòng)物中為什么會(huì)有雄性這么麻煩的性別?。咳藗兺颊J(rèn)為，無(wú)性生殖在平時(shí)有性生殖的動(dòng)物身上是很反常的野生狀態(tài)下才不會(huì)有這種事呢。“我們信奉的教條就是：這是一種捕捉狀態(tài)下的綜合癥，只有動(dòng)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(shuō)。這種觀點(diǎn)也無(wú)可厚非，因?yàn)樵诓溉閯?dòng)物中，處女懷孕，或稱(chēng)孤雌生殖（parthenogenesis），是異常而且極度罕見(jiàn)的。雖然卵細(xì)胞有時(shí)真的會(huì)

3、在沒(méi)有受精的情況下就開(kāi)始發(fā)育，但胚胎通常都會(huì)死去或癌變。有一個(gè)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(dòng)物中，完全的孤雌生殖并不會(huì)自然產(chǎn)生，因?yàn)槲覀兏赶岛湍赶档幕蛏嫌胁煌幕瘜W(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(dòng)就會(huì)被打亂。但是，哺乳動(dòng)物以外，孤雌生殖卻出人意料地普遍。據(jù)已有資料來(lái)看，脊椎動(dòng)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(yú)、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(huì)在野生狀態(tài)下發(fā)生的，而不僅僅是捕獲狀態(tài)下。【一只破殼而出的科莫多巨蜥，它的母親生下這一窩卵之前，從未親密接觸或哪怕見(jiàn)過(guò)一只雄

4、性科莫多巨蜥。檢測(cè)證實(shí)小家伙確實(shí)是孤雌生殖的產(chǎn)物。】去年，布斯和他的同事研究了兩個(gè)北美蝮蛇品種的59條幼蛇，它們?cè)趯?shí)驗(yàn)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(dòng)物和其他某些動(dòng)物中的確存在，而且比我們之前想象的普遍的多，”布斯說(shuō)?！八裕覀儗?duì)爬行動(dòng)物繁殖方式的想法真要改改了?！备钊梭@訝的是，那些雌蛇是在一個(gè)雄性相當(dāng)充裕的地方被捕捉到的。所以，用這種方式來(lái)繁殖并不是因?yàn)槿鄙倥渑疾挪坏靡讯鵀橹摹?shí)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(huì)告訴你，讓雄性生物消失是有

5、很多好處的。如果一個(gè)物種只有雌性，那么每個(gè)個(gè)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(huì)擠掉尋找食物的寶貴時(shí)間；而且交配的過(guò)程可能會(huì)傳染疾病，也可能讓這一對(duì)兒在這個(gè)心神蕩漾的時(shí)刻被掠食者吃掉。而最重要的是，有性生殖會(huì)給基因隨機(jī)洗牌，創(chuàng)造出新的組合，這樣，有缺陷的基因就會(huì)混雜進(jìn)原有的優(yōu)秀完美的基因中。由此觀之，動(dòng)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(dòng)物是不是可以沒(méi)有雄性也過(guò)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(gè)物種給出的答案是是的！我們可以！這個(gè)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(lái)自www.oeaw.ac.at】不過(guò)，雖然雄性亞馬遜花鮰并不存在，雌魚(yú)依然是需要雄性的。它們的卵如果沒(méi)有精子的刺激就不會(huì)發(fā)育。因此，它們會(huì)與其他鄰近物種的雄魚(yú)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(yú)只能在這些鄰近物種的附近生存?？偣菜闫饋?lái)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)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(yú)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(kāi)枝散葉呢。不過(guò)，它們也表現(xiàn)出了交配的行為：鞭尾蜥蜴會(huì)與

7、該物種其他的雌性進(jìn)行擬交配，也因此得了個(gè)“蕾絲蜥蜴”（或“百合蜥蜴”？）的雅號(hào)。“但在我看來(lái)，這種行為是為了建立統(tǒng)治地位，就像兩只狗想騎到對(duì)方身上一樣。”彼得·鮑曼如是說(shuō)，他是位研究孤雌生殖的專(zhuān)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(wèn)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(shì)，為什么這個(gè)數(shù)字只有這么少呢？雖然這方面還有待于進(jìn)一步探索，但是一個(gè)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(huì)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(méi)問(wèn)題，但從長(zhǎng)期來(lái)看，因?yàn)樗鼈兊幕蚪M完全沒(méi)有變化，這就有問(wèn)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(wàn)到十萬(wàn)代，就會(huì)走到盡頭了 (Evolution, vol 44, p 1725)。鞭尾蜥蜴和壁虎還沒(méi)到大限，可有些只有雌性的物種卻比這個(gè)理論所預(yù)測(cè)的要長(zhǎng)久得多。亞馬遜花鮰魚(yú)已經(jīng)生存28萬(wàn)年了，也就是說(shuō)，已經(jīng)傳了80萬(wàn)代了。某些孤雌物種卻讓這個(gè)數(shù)字顯得小巫見(jiàn)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(wàn)年前就出現(xiàn)了，迄今已經(jīng)傳了100萬(wàn)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(huì)被拋棄掉，但有時(shí)，部分DNA會(huì)被合并到子代的基因組中。亞馬遜花鮰有時(shí)會(huì)竊取染色體片段，而鈍口螈則毫不客氣地對(duì)整個(gè)染色體組施行“拿來(lái)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(guò)程創(chuàng)造了一個(gè)新名詞：“kleptogenesis”（字面義是：盜竊生殖）。他認(rèn)為，有了這種過(guò)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(jìng)爭(zhēng)。單性別的鈍口螈也能夠把整個(gè)染色體組舍棄掉，這樣，有害的突變就不會(huì)累積下去了，博加特說(shuō)，“這套系統(tǒng)好棒好棒的，而且這也是自然選擇所推動(dòng)的一旦一個(gè)克隆體出了問(wèn)題，就會(huì)演化出新的克隆體?！薄緦?duì)于鈍口

10、螈來(lái)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(zhǎng)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(méi)有任何證據(jù)顯示，一個(gè)雌雄同體的物種能夠逐漸演化為只有雌性，事實(shí)上正相反除了一個(gè)物種以外，迄今發(fā)現(xiàn)的所有單性別物種都是其他兩個(gè)不同物種雜交的產(chǎn)物，是短期內(nèi)產(chǎn)生的。舉例來(lái)說(shuō)，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(gè)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(jiàn)，但卻實(shí)實(shí)在在地發(fā)生了。2011年，鮑曼的團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)室中，他們就這樣成功創(chuàng)造出了另一個(gè)單性別的新物種。（美國(guó)科學(xué)院院報(bào)，第108冊(cè)，9910頁(yè)）于是，這兩套不同基因組的融合可以幫單性別物種開(kāi)個(gè)好頭，這些后代擁有雜交優(yōu)勢(shì)，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(jìn)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(jiàn)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(huì)因?yàn)閲?yán)重的同系交配而出現(xiàn)很大的問(wèn)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(shuō)，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(lái)，但大多數(shù)都是死胎或畸形。因此在現(xiàn)實(shí)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(shì)。還有一點(diǎn)，孤雌生殖也不像你想的那樣僅僅產(chǎn)生雌性后代。對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi)和某些爬行動(dòng)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(shuō)，它們進(jìn)行孤雌生殖所產(chǎn)生的后代中，兩種性別都有可能。而實(shí)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(jiàn)附錄“火雞的故事”）。所以，對(duì)于這些物種而言，沒(méi)有雄性還是萬(wàn)萬(wàn)不能的，孤雌生殖是為了產(chǎn)生更多雄性?！坝幸粋€(gè)理論，假如你把一條雌蛇單獨(dú)放在一個(gè)孤島上，它會(huì)無(wú)性繁殖出一條雄蛇，然后跟它進(jìn)行有性生殖，產(chǎn)生更多后代?！辈妓谷缡钦f(shuō)。目前，我們并不知道這種事在現(xiàn)實(shí)中到底發(fā)生過(guò)沒(méi)有。布斯正在觀察和記錄那些蝰蛇的后代，探索它們是否會(huì)繁殖，以及怎樣