连鳄鱼都抛弃雄性,单身下崽,人类也要踏上“孤雌生殖”之路吗?

科学   2023-07-08 10:47   中国  

动物园里一条单独圈养的雌性鳄鱼,突然产下14枚鳄鱼蛋。单身鳄鱼产蛋的情况虽然很少见,但并不奇怪。最让人震惊的是,它产下的鳄鱼蛋中,有7枚蛋居然能孵化鳄鱼宝宝

鳄鱼是两性繁殖,交配后产卵,孵化小鳄鱼。在繁殖期内,成年雌性鳄鱼在没有交配的情况下,也有可能下蛋,但是这些蛋是无精蛋,不会孵化出小鳄鱼。未受精的鳄鱼蛋孵化小鳄鱼,这现象还是第一次被发现。

这条鳄鱼单亲妈妈是一条美洲鳄,生活在哥斯达黎加动物园。

2002,动物园引进一条2的雌性美洲鳄,单独饲养在爬行馆内。过了16,在2018时,这条18的美洲鳄一次产下14鳄鱼蛋。

园区工作人员从来没有见过单身鳄鱼产蛋,觉得很好奇,就把鳄鱼蛋拿去孵化。孵化3月后,没有小鳄鱼破壳而出。看到预料之中的结果,工作人员也没有很失望,但接下来的最后一步操作,真正吓到了他们。

工作人员依次把孵化后的鳄鱼蛋打开,7枚蛋壳里有形状大小不一的胚胎。其中的一枚蛋壳里,盘着一条夭折的小鳄鱼,身体已经完全发育成形(图片里是成形的小鳄鱼)。

单身雌性鳄鱼能独自繁殖后代?工作人员无法接受这个结论,但他也找不到过去16里,这条鳄鱼遇到雄性鳄鱼的可能性,于是求助专业的生物研究机构来解答困惑。

美国弗吉尼亚理工学院的生物学团队来到动物园,对雌鳄鱼和它产下的鳄鱼蛋取样分析。经过全基因组测序,结果证实,没有意外,这条鳄鱼就是凭借一己之力繁殖后代。 蛋壳里孵化的小鳄鱼,跟鳄鱼妈妈的DNA对比,99.9%以上都是相同的。

这是世界上,第一次证实鳄鱼能够进行“孤雌生殖”。鳄鱼孤雌生殖的研究报告发表在20236月的《生物学快报》上。

自然条件下,鳄鱼能够孤雌生殖,其他动物也会这一招吗?还有,人类能不能做到孤雌生殖?

我们从头说起。

掌握孤雌生殖技能的动物

孤雌生殖,也叫单性生殖,是指卵在没有受精的情况下,发育成正常的个体。掌握这项技能的种族,不需要雄性参与,雌性就能独自繁殖后代。

孤雌生殖在自然界很常见,尤其是昆虫界,我们熟悉的蜜蜂、蚜虫、水蚤,都会孤雌生殖。除了无脊椎动物外,还有80多种脊椎动物也掌握了这项技能,其中包括鱼、两栖、鸟,还有爬行动物里的蛇和蜥蜴,其中有世界上个头最大的科莫多巨蜥。

有趣的是,掌握孤雌生殖技能的动物,并不是只会这种技能,它们还会进行正常的两性繁殖。

有些物种偶尔进行孤雌生殖。比如文章开头的美洲鳄,还有科莫多巨蜥,正常情况下它们是两性生殖,只是偶尔会产下未受精的蛋,孵化出单亲的宝宝。

有些物种会周期性地进行孤雌生殖。比如棉蚜,从春天到秋天,孤雌生殖10多代以后,在冬天交配产卵,执行正常的两性生殖。

  • 那么问题来了,单个雌性就能生产后代,这算有性繁殖,还是无性繁殖,跟基因克隆有什么区别?

答案是:虽然没有两性交配的行为,但是孤雌生殖属于有性繁殖,而克隆属于无性繁殖。孤雌生殖的生殖细胞发育方式,跟克隆个体的体细胞分化方式不同,产生的结果也不同

克隆个体的基因跟母体一模一样,而孤雌生殖的后代不完全跟妈妈相同克隆个体的性别跟母体一致,但是孤雌生殖的后代,既有雌性,也有雄性。就拿文章开头的美洲鳄来说,你可以用孵化温度来选择孤雌生殖的小鳄鱼性别,温度高一点是雄性,温度低一点是雌性。

  • 为什么会出现孤雌生殖?

孤雌生殖的最大优势是,在恶劣条件下,保存种族的繁衍延续。

在适应的环境情况下,雌性会自动启动孤雌生殖的技能。比如文章开头那条孤独的美洲鳄,当长期找不到雄性配偶时,自发进行产卵繁殖。

另外,人工刺激也能诱发孤雌生殖。比如,温度刺激、电刺激、化学刺激,这些外界条件都会引发海胆进行孤雌生殖。

最后一个问题,人类也能做到孤雌生殖吗?

自然界里,孤雌生殖每次生产的后代数量,并不比两性生殖的数量少。

在不需要雄性参与的情况下,雌性繁殖大量后代。这个技能,既能避免寻找异性的麻烦,又能减轻耗费大量精力进行的同性竞争,大大降低了生殖成本。

这项提高生殖效率的孤雌生殖技能,连鳄鱼都掌握了,人类能不能掌握呢?

很遗憾,到目前为止,自然界里的孤雌生殖技能,没有一只哺乳动物能够掌握。哺乳动物要进行正常的两性生殖,雄性精子和雌性卵细胞结合,才能繁衍出后代。

虽然自然界里缺少雄性,哺乳动物不能有性生殖后代,但是,实验室里培育的有性生殖的健康后代,却真正脱离了雄性基因。

中科院动物研究所的合作团队,培育出一只拥有2位妈妈,没有爸爸的小鼠。小鼠成功渡过哺乳期,生长到成年期,跟一只雄鼠正常交配,产下鼠宝宝。这只实验室里的小鼠,没有雄性参与,但是身体健康。

同时,合作团队还培育出一只拥有2爸爸基因,没有妈妈的小鼠。只有雄性基因的小鼠,存活了48小时后,就夭折了。中科院的研究报告,发表在《细胞-干细胞》期刊上。

准确地说,实验里健康的小鼠,不是孤雌生殖的后代,而是双雌生殖的后代。但是,它的存活证明了缺少雄性参与,仅仅依靠雌性哺乳动物就能培育出健康后代。

实验室走通了哺乳动物抛弃雄性爸爸,只用雌性妈妈来培育后代的一条路。以后,自然界会不会也走上这条路,最终抛弃雄性呢?等待时间给出答案。

好了,孤雌生殖的秘密先聊到这儿。

关注法兰西is培根,为你讲解自然界的秘密,下期见。


参考资料:

1Discovery of facultative parthenogenesis in a new world crocodile

2Viable offspring derived from single unfertilized mammalian oocytes

3Generation of Bimaternal and Bipaternal Mice from Hypomethylated Haploid ESCs with Imprinting Region Deletions


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