獨(dú)居16年，不用交配，它生了一個(gè)孩子

獨(dú)居多年，期間從未見過異性的雌性，突然就生孩子了……這樣的事情在鱷魚、鯊魚、蛇和蜥蜴等動(dòng)物身上都出現(xiàn)過。

2018 年，在哥斯達(dá)黎加的一個(gè)動(dòng)物園，一只在過去 16 年里都沒有和同類接觸過的雌性美洲鱷產(chǎn)下了一窩蛋。在 14 個(gè)蛋里，有 7 個(gè)看起來像是受精蛋。

受精的鱷魚蛋中間有一條“腰帶” | Quetzal Dwyer

經(jīng)過三個(gè)月的人工孵化，蛋還沒有成功孵化，于是研究人員把蛋打開了，在一個(gè)蛋里發(fā)現(xiàn)了一只完全成形的鱷魚寶寶。

有個(gè)蛋里有一只完全成形的鱷魚寶寶，另外六個(gè)看似受精了的蛋里是無法識(shí)別的內(nèi)容物 | Quetzal Dwyer

雌性動(dòng)物不需要雄性，不用交配就能產(chǎn)生后代的現(xiàn)象叫做孤雌生殖。由于在野外觀測(cè)孤雌生殖的發(fā)生情況非常困難，目前這方面的許多個(gè)首次發(fā)現(xiàn)幾乎都發(fā)生在人類喂養(yǎng)的動(dòng)物身上。

今年 8 月，在美國(guó)芝加哥的一家動(dòng)物園，一只肩章鯊寶寶出生了。這里的工作人員也很意外，因?yàn)樗麄儚奈醋屗膵寢尯托坌怎忯~一起生活。從去年開始，這只成年雌性鯊魚每月會(huì)產(chǎn)下幾個(gè)卵，通常都是未受精的卵，無法存活，直到人們發(fā)現(xiàn)有一顆卵居然發(fā)育成胚胎了，經(jīng)過 5 個(gè)月的孵化，一只鯊魚寶寶破殼而出。

在這之前，別的水族館也有肩章鯊孤雌生殖的記錄。2016 年，澳大利亞一個(gè)水族館里一條獨(dú)居多年的雌性豹紋鯊生出了三只小鯊魚。剛開始，研究人員懷疑它可能在身體里儲(chǔ)存了精子，但是當(dāng)他們使用基因鑒定技術(shù)進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，小鯊魚們的遺傳物質(zhì)只來自鯊魚媽媽。研究人員認(rèn)為，它可能是有史以來觀測(cè)到的第一只從有性繁殖轉(zhuǎn)為無性繁殖的鯊魚。

幼年豹紋鯊身上的顏色和圖案，與成年個(gè)體的不一樣 | Tourism and Events Queensland, Akhilesh K.V

2012 年，在美國(guó)的路易斯維爾動(dòng)物園（Louisville Zoo），一條從未見過異性的雌性網(wǎng)紋蟒產(chǎn)下了一些蛋。蛇產(chǎn)下沒有受精的蛋并不罕見，但工作人員發(fā)現(xiàn)，這些未受精的蛋居然沒有萎縮、變色，看起來還挺飽滿健康的，于是就對(duì)其中的一些蛋進(jìn)行人工孵化，結(jié)果有 6 個(gè)蛋都發(fā)育成了健康的小蛇。

極體和卵子相結(jié)合

對(duì)于大多數(shù)動(dòng)物來說，繁殖是有性的，即需要交配才能繁殖，涉及到雌性卵子與雄性精子的結(jié)合。精子和卵子被稱為性細(xì)胞，兩者都是通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的。經(jīng)過減數(shù)分裂，每個(gè)卵子最終只含有雌性的一半 DNA，每個(gè)精子只含有雄性的一半 DNA。由此產(chǎn)生的后代的 DNA 一半來自母親，一半則來自父親。
那么，孤雌生殖的時(shí)候，后代的另一半遺傳物質(zhì)怎么來的呢？

簡(jiǎn)單來說就是，雌性的身體找到了一種獨(dú)特的方式，來填補(bǔ)通常由精子所提供的基因。在雌性生殖系統(tǒng)中，減數(shù)分裂會(huì)使卵細(xì)胞形成一個(gè)大的卵子和三個(gè)較小的極體。極體包含了多余的遺傳物質(zhì)，之后會(huì)退化并消失，以保證卵子有正確的染色體數(shù)量，同時(shí)排出多余的細(xì)胞質(zhì)。

在孤雌生殖的情況，極體就起到了精子的作用，會(huì)與卵子結(jié)合然后形成胚胎。

通常情況下，第一極體不分裂，但有些生物體的第一極體也會(huì)分裂，最后就會(huì)產(chǎn)生3個(gè)極體 | Sciencia58

由于在卵子經(jīng)歷減數(shù)分裂的過程中，染色體發(fā)生重組，因此孤雌生殖產(chǎn)生的后代的基因會(huì)和母親的類似，但又稍有不同。因此，孤雌生殖和克隆是不同的概念，盡管它們都涉及到無性生殖。前者產(chǎn)生的后代通常具有一定程度的遺傳變異，而后者產(chǎn)生的后代則是基因上的復(fù)制。

后代多為雌性，也有雄性

對(duì)于大多可以孤雌繁殖的動(dòng)物而言，后代通常是從母親那里獲得兩條X染色體，因此只能產(chǎn)生雌性后代。另外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)這可能是一種遺傳特征，即經(jīng)歷過孤雌生殖的雌性可能生出可以進(jìn)行孤雌生殖的女兒。

鯊魚孤雌生殖的時(shí)候就只會(huì)生下女兒，而有些雌性動(dòng)物的孤雌生殖則會(huì)生出兒子。2006 年，英國(guó)一家動(dòng)物園里的一只科莫多巨蜥也出現(xiàn)了孤雌生殖。雌性科莫多巨蜥攜帶 WZ 性染色體，而雄性的則是 ZZ。當(dāng)發(fā)生孤雌生殖時(shí)，雌性只能產(chǎn)下 WW 或 ZZ 的卵，由于 WW 的卵無法存活，因此只有 ZZ 蛋能成功孵化，于是后代就都是雄性。

而當(dāng)有了雄性個(gè)體，科莫多巨蜥之后就可以進(jìn)行有性生殖了……

2006年，在倫敦切斯特動(dòng)物園（Chester Zoo），一只通過孤雌生殖產(chǎn)生的科莫多巨蜥寶寶出生了 | Ian Stephen

孤雌生殖比人們認(rèn)為的多

從進(jìn)化的角度來看，孤雌繁殖似乎并不是繁衍后代的最佳方式。依賴孤雌生殖的孤立種群的基因庫(kù)會(huì)變得越來越小，后代更容易受到疾病的影響，也更難以適應(yīng)氣候條件的變化或新的捕食者。

但是，孤雌繁殖似乎提供了一種緊急措施。以科莫多巨蜥為例，作為印度尼西亞眾多荒島的島民，當(dāng)流落到一個(gè)沒有同類的小島時(shí)，雌性科莫多巨蜥仍然可以通過孤雌生殖來維持物種的延續(xù)。待到某一天，當(dāng)另一個(gè)島嶼的同類被沖上岸時(shí)，這兒的基因庫(kù)多樣性也就增加了。但奇怪的是，即使在混合性別的種群中，有些科莫多巨蜥仍然采用孤雌生殖。

2021 年，研究人員發(fā)現(xiàn)兩只加州禿鷹也會(huì)孤雌生殖，而且，它們之前曾和雄性多次成功繁殖過 | Joseph Brandt

關(guān)于孤雌生殖，我們?nèi)匀挥性S多未知。過去，孤雌生殖的現(xiàn)象一直被認(rèn)為是很罕見的，然而越來越多的發(fā)現(xiàn)都在表明，它的存在可能比我們認(rèn)為的要廣泛得多。

參考文獻(xiàn)

[1] Chappell, B. (2023). No Daddy Shark in sight: Zoo greets a cute shark pup after apparent parthenogenesis. NPR. Retrieved from https://www.npr.org/2023/11/07/1211178209/shark-pup-parthenogenes

[2] Wetzel, C. (2021). How some animals have ‘virgin births’: Parthenogenesis explained. Animals. Retrieved from

https://www.nationalgeographic.com/animals/article/parthenogenesis-how-animals-have-virgin-births

[3] Yarber, A. (2023). In a first, scientists find genetic cause for ‘virgin birth’ in animals. Washington Post. Retrieved from https://www.washingtonpost.com/science/2023/07/28/animals-asexual-reproduction-genetic-discovery

[4] Bittel, J. (2023). American crocodiles can have 'virgin births'—here’s what that means. Animals. Retrieved from https://www.nationalgeographic.com/animals/article/american-crocodiles-virgin-birth-parthenogenesis

[5] Sperling, A. L., Fabian, D. K., Garrison, E., & Glover, D. M. (2023). A genetic basis for facultative parthenogenesis in Drosophila. Curr. Biol., 33(17), 3545–3560.e13. doi: 10.1016/j.cub.2023.07.006

[6] Booth, W., Levine, B. A., Corush, J. B., Davis, M. A., Dwyer, Q., De Plecker, R., & Schuett, G. W. (2023). Discovery of facultative parthenogenesis in a new world crocodile. Biol. Lett., 19(6), 20230129. doi: 10.1098/rsbl.2023.0129

[7] Qiu, L. (2021). World's Longest Snake Has Virgin Birth—First Recorded in Species. Animals. Retrieved from https://www.nationalgeographic.com/animals/article/141023-virgin-birth-pythons-snakes-animals-science

[8] Burns, M. (2020). Virgin births from parthenogenesis: How females from some species can reproduce without males. Conversation. Retrieved from https://theconversation.com/virgin-births-from-parthenogenesis-how-females-from-some-species-can-reproduce-without-males-150496

[9] Yirka, B. (2023). Some stick insects that normally reproduce through parthenogenesis found to mate on occasion. Phys.org. Retrieved from https://phys.org/news/2023-09-insects-parthenogenesis-occasion.html

[10] Shibata, H., Sakata, S., Hirano, Y., Nitasaka, E., & Sakabe, A. (2017). Facultative parthenogenesis validated by DNA analyses in the green anaconda (Eunectes murinus). PLoS One, 12(12). doi: 10.1371/journal.pone.0189654

[11] No sex please, we’re parthenogenetic. (2023, December 20). Retrieved from https://www.nzgeo.com/stories/no-sex-please-were-parthenogenetic

[12] A Virgin Snake Birth. (2014, December 18). Retrieved from https://louisvillezoo.org/virginsnakebirth

[13]Are baby Komodo dragons clones of their mom? - The Tech Interactive. (2023, December 21). Retrieved from https://www.thetech.org/ask-a-geneticist/articles/2016/komodo-dragon-parthenogenesis-not-clone

[14] https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-ecolsys-011720-114900#_i2

[15] Chicago Zoological Society - Brookfield Zoo Press Room. (2023, December 21). Retrieved from https://czs.org/Epaulette-Shark-Hatches-at-Brookfield-Zoo

[16] Booth, W., Levine, B. A., Corush, J. B., Davis, M. A., Dwyer, Q., De Plecker, R., & Schuett, G. W. (2023). Discovery of facultative parthenogenesis in a new world crocodile. Biol. Lett., 19(6), 20230129. doi: 10.1098/rsbl.2023.0129

策劃制作

來源丨把科學(xué)帶回家（id：steamforkids）

作者 | Cloud《萬物》雜志編輯

審校 | Ziv《萬物》雜志編輯

責(zé)編丨一諾