沒(méi)爸爸也可以生孩子：?jiǎn)涡陨硦W秘

任天

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，這是一條名為T(mén)helma的雌性蟒蛇，它身長(zhǎng)達(dá)到6米，在美國(guó)路易斯維爾動(dòng)物園獨(dú)自生活了4年，從未與任何雄性同類接觸過(guò)。然而，它產(chǎn)下了61枚卵，并孵出了6個(gè)健康的后代。難道它是在許多年以前與某條雄性蟒蛇交配過(guò)，然后將其精子儲(chǔ)存起來(lái)了？

遺傳學(xué)檢測(cè)很快給出了答案：Thelma是世界上第一條無(wú)性生殖的網(wǎng)紋蟒。它所產(chǎn)下的卵具有長(zhǎng)成雌性后代的所有遺傳信息，無(wú)需雄性蟒蛇的精子或DNA。取代精子的是生殖細(xì)胞分裂時(shí)的副產(chǎn)物—極體，Thelma的卵細(xì)胞與極體結(jié)合，并最終發(fā)育成胚胎。因此，它的每個(gè)后代都具有它一半染色體的兩份拷貝，換句話說(shuō)，它們就是Thelma的半克隆體。

極端環(huán)境下的繁殖方式

盡管十分奇特，但我們現(xiàn)在已經(jīng)知道Thelma的情況并非獨(dú)一無(wú)二。科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在許多物種中都存在單性生殖現(xiàn)象，包括兩棲類、爬行類、軟骨魚(yú)類和硬骨魚(yú)類，甚至是鳥(niǎo)類。至于這種現(xiàn)象的背后原因，我們現(xiàn)在還不是很清楚。

單性生殖，又稱為孤雌生殖（parthenogenesis），一開(kāi)始被認(rèn)為是極端情況導(dǎo)致的現(xiàn)象。在以往的記錄中，這種現(xiàn)象只出現(xiàn)在人工養(yǎng)殖的動(dòng)物中，因此人們推測(cè)是壓力、隔離等原因引起。當(dāng)延續(xù)血脈的其他方法都行不通的時(shí)候，或許就只剩下單性生殖這一條路了。

然而，現(xiàn)實(shí)情況未必如此?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，一些雌性動(dòng)物即使在存在雄性的情況下，也會(huì)采用單性生殖產(chǎn)生后代。而且，野生條件下也會(huì)出現(xiàn)單性生殖，甚至這種現(xiàn)象可能已經(jīng)存在了億萬(wàn)年的時(shí)間。這種繁殖方式具有一定的優(yōu)勢(shì)，特別是在如今的地球上，許多物種的種群數(shù)量正急劇地下降。當(dāng)然，這也引發(fā)了對(duì)有性生殖重要性的討論。

此外，還有一個(gè)很重要的問(wèn)題是，為什么脊椎動(dòng)物中，包括魚(yú)類、爬行動(dòng)物和鳥(niǎo)類都會(huì)出現(xiàn)單性生殖，但包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物卻沒(méi)發(fā)現(xiàn)具有這種能力？事情看來(lái)并不是那么簡(jiǎn)單……

單性生殖的火雞

或許通過(guò)常見(jiàn)的家養(yǎng)火雞，我們可以最好地理解“單性生殖”。在19世紀(jì)初，有報(bào)告稱雞有單性生殖的現(xiàn)象，之后有人就開(kāi)始研究火雞中的類似現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)，這些大型家禽能產(chǎn)下未受精的蛋，并成功孵出后代。

不過(guò)，這些孵出來(lái)的火雞雛鳥(niǎo)都是雄性的。與哺乳動(dòng)物不同，在鳥(niǎo)類中，雄性的染色體占據(jù)主導(dǎo)地位。很快，人們選育出了一個(gè)單性生殖的火雞家系，其雄性后代都發(fā)育正常，而且能成功進(jìn)行繁殖。

過(guò)去15年中，出現(xiàn)了一系列關(guān)于家養(yǎng)魚(yú)類、蛇和蜥蜴等動(dòng)物單性生殖行為的報(bào)道，而且，似乎許多種鯊魚(yú)也具有這種行為。2001年12月14日，在養(yǎng)在一起的三條雌性窄頭雙髻鯊中，有一條產(chǎn)下了健康的雌性后代。這三條雌性鯊魚(yú)是在未成年時(shí)，從美國(guó)佛羅里達(dá)群島海域捕獲的。它們都沒(méi)有接觸過(guò)雄性鯊魚(yú)。

據(jù)紐約州立大學(xué)石溪分校的德米安·查普曼（Demian Chapman）團(tuán)隊(duì)稱，這三條雌性窄頭雙髻鯊中確實(shí)有一條進(jìn)行了生育。隨后的遺傳學(xué)檢測(cè)證實(shí)，沒(méi)有雄性鯊魚(yú)參與其中。后來(lái)科學(xué)家在其他4種鯊魚(yú)中也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。查普曼說(shuō)：“看起來(lái)這是一種在許多鯊魚(yú)中都存在的現(xiàn)象?！?/p>

科摩多巨蜥

2006年，科學(xué)家報(bào)告稱，兩條不同的科摩多巨蜥—世界上最大的蜥蜴也出現(xiàn)了單性生殖的行為。這兩條巨蜥圈養(yǎng)在不同的機(jī)構(gòu)中，一條在切斯特動(dòng)物園，另一條在倫敦動(dòng)物園。兩家動(dòng)物園都位于英國(guó)。

當(dāng)時(shí)，科學(xué)家推測(cè)這種巨蜥能夠在有性生殖和無(wú)性生殖之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即在沒(méi)有雄性存在的極端情況下，可以生出自己的克隆后代。近年來(lái)，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)包括蟒和蚺在內(nèi)的多種蛇類中，也會(huì)在沒(méi)有雄性的情況下進(jìn)行單性生殖。

那么問(wèn)題來(lái)了，它們?yōu)槭裁匆@么做呢？

沒(méi)有雄性的生活

一個(gè)可能的解釋來(lái)自野生條件下的鞭尾蜥。事實(shí)上，鞭尾蜥包含了許多物種，其中相當(dāng)一部分是來(lái)自其他物種的雜交后代。這些奇特的雜交物種都是雌性，雄性已經(jīng)被完全從它們的繁殖過(guò)程中踢開(kāi)。每只雌性鞭尾蜥都通過(guò)無(wú)性生殖的方式產(chǎn)生后代。

這種性別專屬的策略具有其演化優(yōu)勢(shì)：無(wú)論哪一只鞭尾蜥落單了，它都可以延續(xù)自己的基因，而那些需要依賴雄性才能繁殖的鞭尾蜥則逐漸消亡。這是一種非常特別的單性生殖，只出現(xiàn)于沒(méi)有雄性存在的情況下。那些被困在孤島上的雌性鞭尾蜥，逐漸轉(zhuǎn)變了生物學(xué)特征，以進(jìn)行單性生殖。

科學(xué)家認(rèn)為，網(wǎng)紋蟒Thelma可能也是出于類似的原因才進(jìn)行單性生殖。它生活在寬敞的籠舍中，食物充足，溫度適宜，具有在生物學(xué)上轉(zhuǎn)變成單性生殖的良好條件。對(duì)于其他蛇類、科莫多巨蜥和鯊魚(yú)來(lái)說(shuō)，情況很可能也是如此。

不過(guò)，這種觀點(diǎn)也存在問(wèn)題。通常，無(wú)性生殖是有一定代價(jià)的—本質(zhì)上這是同系繁殖的終極形式，無(wú)法創(chuàng)造出遺傳多樣性。因此，自體克隆的動(dòng)物在應(yīng)對(duì)疾病和其他威脅時(shí)非常脆弱，它們?nèi)狈z傳多樣性來(lái)克服威脅?；谶@個(gè)原因，在單性生殖的科摩多巨蜥出現(xiàn)之后，科學(xué)家建議，不應(yīng)該把這種瀕危的蜥蜴隔離起來(lái)。他們擔(dān)心如果科摩多巨蜥開(kāi)始單性生殖，其遺傳多樣性將逐漸減少。

當(dāng)然，在環(huán)境中沒(méi)有雄性的極端條件下，單性生殖也是很合理的選擇。

野生環(huán)境中的單性生殖

在野生環(huán)境下，一些脊椎動(dòng)物也會(huì)出現(xiàn)單性生殖的現(xiàn)象。2012年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些蝮蛇在野生條件下會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)單性生殖的現(xiàn)象。

塔爾薩大學(xué)的沃倫·布斯（Warren Booth）及其同事采集了59窩蝮蛇（包括兩個(gè)物種）的蛋，并分析了這些蛋的“DNA指紋”。他們發(fā)現(xiàn)，其中兩窩蛋是來(lái)自單性生殖的產(chǎn)物，更確切地說(shuō)是兼性單性生殖（facultative parthenogenesis）。

因此，人工養(yǎng)殖條件下的壓力因素可能并不是引發(fā)單性生殖的原因。而且，野生環(huán)境中的雄性蝮蛇數(shù)量很大，雌性并不是因?yàn)闆](méi)有選擇才進(jìn)行單性生殖。

“我們過(guò)去稱兼性單性生殖是演化中的新奇事物，但它并不像人們想象的那樣新奇?！蔽謧悺げ妓拐f(shuō)，“我們現(xiàn)在所做的這些生殖生物學(xué)工作令人稱奇，從周?chē)膭?dòng)物身上，我們還可以學(xué)到許多有關(guān)繁殖模式的新知識(shí)。”

古老的繁殖方式

沃倫·布斯推測(cè)，單性生殖實(shí)際可能是一種非常古老的脊椎動(dòng)物繁殖方式。最擅長(zhǎng)這種行為的動(dòng)物，如蟒和蚺，也是最古老的一些蛇類。較晚出現(xiàn)的物種，如眼鏡蛇等，在單性生殖中只能產(chǎn)下1～2條后代，而且經(jīng)常無(wú)法存活。

或許在這些古老蛇類生存的年代，可能是億萬(wàn)年前，它們的數(shù)量如此稀少，或者很難找到異性配偶，因此只能采用單性生殖的方式。不過(guò)化石記錄無(wú)法告訴我們有關(guān)的信息。

事實(shí)上，要弄清楚有多少野生動(dòng)物能以這種方式進(jìn)行繁殖也異常困難。想要了解野生魚(yú)類是否能進(jìn)行單性生殖幾乎不可能。對(duì)鯊魚(yú)而言，唯一的方法是獲取雌性鯊魚(yú)及其后代的DNA，檢測(cè)差異的百分比。由于許多鯊魚(yú)物種處于瀕危狀態(tài)，這樣的研究很難進(jìn)行。

于是難題依然存在著。為什么在無(wú)性生殖具有如此多缺點(diǎn)的情況下，還要進(jìn)行單性生殖？特別是在雄性個(gè)體充足的野生環(huán)境中？而且，即使單性生殖是一種古老的演化產(chǎn)物，那為什么至今仍然存在？

健康的后代

有一個(gè)答案或許就存在于這些問(wèn)題之中。哈佛大學(xué)演化生物學(xué)家詹姆斯·漢肯（James Hanken）指出，如果無(wú)性生殖真的這么不好，那它就不應(yīng)該存在如此長(zhǎng)的時(shí)間。因此，盡管遺傳多樣性很重要，但并不是全部。那些由單性生殖產(chǎn)生的后代本身就支持了這一點(diǎn)。

相比兩性繁殖的后代，由單性生殖而來(lái)的幼鯊具有的遺傳多樣性更少，但它們同樣健康，“沒(méi)有任何有害的隱性基因。”德米安·查普曼說(shuō)道。

美國(guó)佐治亞州立大學(xué)的戈登·蘇萊特（Gordon Schuett）是首位記錄蛇類中兼性單性生殖的科學(xué)家，據(jù)他介紹，雌性之所以決定單獨(dú)繁殖后代，可能是因?yàn)橛行陨郴顒?dòng)消耗巨大。雌性需要忍受雄性之間的競(jìng)爭(zhēng)和打斗，而找到理想配偶有時(shí)也很困難。

另外一種觀點(diǎn)認(rèn)為，是演化之外的某些東西在起作用。單性生殖可能是被一些外部因素所引發(fā)，如荷爾蒙，或者荷爾蒙失衡？或者甚至是致病體，如病毒或寄生蟲(chóng)的作用？有一種黃蜂，當(dāng)被某種細(xì)菌感染時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)無(wú)性生殖的行為。沃倫·布斯支持這種觀點(diǎn)，他說(shuō)：“我們?cè)邙B(niǎo)類、蛇類和鯊魚(yú)中都發(fā)現(xiàn)了這種行為，它們似乎是各自進(jìn)行演化的，因此有其他什么因素在驅(qū)動(dòng)著?！?/p>

戈登·蘇萊特則沒(méi)有那么肯定，他很難相信導(dǎo)致如此眾多的物種出現(xiàn)同樣行為的因素只有一個(gè)。不過(guò)，沃倫·布斯正致力于對(duì)多種生物，包括科摩多巨蜥、蟒、蚺和許多保存在實(shí)驗(yàn)室中的動(dòng)物組織進(jìn)行遺傳學(xué)檢測(cè)。他試圖尋找出某個(gè)決定性的遺傳特征，表明某種病毒或其他激發(fā)因素的存在。

如果無(wú)法發(fā)現(xiàn)這種激發(fā)因素，那可能就意味著，保留在不同物種中的單性生殖能力可以作為某種備用機(jī)制，在不利于有性生殖或有性生殖消耗過(guò)大的情況下被啟用。

美國(guó)堪薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的彼得·鮑曼稱，如果上述觀點(diǎn)是真的，那隨著野生動(dòng)物數(shù)量的下降，我們或許將看到更多的單性生殖行為?？茖W(xué)家已經(jīng)在等待發(fā)現(xiàn)森蚺—世界上最重的蛇—是否也會(huì)加入能夠進(jìn)行單性生殖的脊椎動(dòng)物名單。

“自然界中演化出這樣的方式著實(shí)神奇。從適應(yīng)性的角度來(lái)說(shuō)，這確實(shí)增強(qiáng)了物種長(zhǎng)時(shí)期生存的能力，因?yàn)樗辛藗溆貌呗浴！北说谩U曼說(shuō)，“有性生殖最大的一個(gè)缺點(diǎn)，就是要求兩個(gè)個(gè)體同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)地方，當(dāng)種群密度非常低的時(shí)候，這就是個(gè)很大的問(wèn)題?！睆难莼慕嵌葋?lái)說(shuō)，有性生殖依然是目前更為成功的繁殖方式，但彼得·鮑曼補(bǔ)充道：“顯然兩種機(jī)制各有優(yōu)勢(shì)?！?/p>

那么，哺乳動(dòng)物呢

最后一個(gè)謎題是，如果單性生殖比科學(xué)家估計(jì)的還要廣泛存在，那么為什么包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物無(wú)法做到呢？

或許哺乳動(dòng)物也是可以做到的。

目前還沒(méi)有哺乳動(dòng)物進(jìn)行自然單性生殖的例子，無(wú)論是在圈養(yǎng)還是野生條件下。然而，在20世紀(jì)30年代的哈佛大學(xué)，一位名為格雷戈里·平卡斯（Gregory Pincus）的科學(xué)家開(kāi)始對(duì)哺乳動(dòng)物的生殖系統(tǒng)進(jìn)行研究。他的工作使他成為人類避孕藥的發(fā)明者之一。

當(dāng)時(shí)，他宣稱在兔子身上引發(fā)了單性生殖，引發(fā)了不小的爭(zhēng)議，因?yàn)槠渌茖W(xué)家無(wú)法重復(fù)這一結(jié)果。幾十年之后的2004年，有科學(xué)家報(bào)告稱成功使一只基因工程小鼠出現(xiàn)了單性生殖的行為。這只小鼠的后代不僅活了下來(lái)，而且能夠生育自己的后代。

科學(xué)家稱，由于一些根本性的生物學(xué)特征，哺乳動(dòng)物很難，甚至不可能自然地單性生殖出可存活的后代。不過(guò)，或許某一天，有一只哺乳動(dòng)物會(huì)在某一個(gè)地方給我們一個(gè)驚喜。就像網(wǎng)紋蟒Thelma，以及其他那些蛇類、火雞和鯊魚(yú)一樣，它們會(huì)生下一個(gè)“奇跡”后代，從而對(duì)我們對(duì)生殖生物學(xué)的認(rèn)知提出根本性的挑戰(zhàn)。

（本文轉(zhuǎn)自新浪科技）