克隆羊多莉,大家大概并不陌生。她的出生是由一位母亲提供自己的细胞核,另一位母亲孕育而促成蜂王是雌性还是雄性,是世界上第一个“克隆”成功的哺乳动物。
图为 克隆羊多莉
纵使这项研究震惊了世界,生物书上却没有提过,多莉并非是生物界中单性生殖的孤例,甚至有些动物生性就是如此……
01
不需要第二种性别参与的生殖
单性生殖也俗称孤雌生殖,英文是parthenogenesis,源于希腊语的两个词语,parthenos意为“处/女”,genesis意为“起源”。
就在几年前,意大利撒丁岛的一个水族馆发现,有只生活在雌鲨鱼池长达10年的狗鲨生下了幼鲨。
图为 水族馆鲨鱼
对鲨鱼来说,这种现象是偶然,但在水族馆环境下,也曾有过其他雌鲨被证实过单独产仔。有科学家推测原因可能是缺乏配偶。
孤雌生殖的机制是怎样发生的呢?
简单来说,两性生殖由精子和卵细胞各分裂出一半的基因组成一个完整的受精卵,后代拥有双方的特征,所以我们既有长得像妈妈的地方,也有像爸爸的地方。
孤雌生殖中的母体,卵细胞可以融合自身分裂出的其它部分或者直接分裂成长,成为独立的生物个体。后者的情况,后代则是母体的完全复制版。
图为 人类的遗传
蜜蜂的孤雌生殖极为精密。蜜蜂群体是一个个母系社会,绝大部分成员是工蜂(性发育不全的雌蜂)和雄峰,工蜂负责蜂巢的所有工作任务,而雄峰的存在意义是与唯一的蜂王进行交配。
可是不是每一次交配都会即时产生受精卵。蜂王的一生中只交配1-2次,它能够把所获得的所有精子储存在体内。
新出生蜜蜂的性别也由它控制,不受精的卵细胞成为雄峰,受精的二倍体卵细胞成为雌蜂。
图为 蜜蜂繁殖示意图
蜂群就这样生生不息、有条不紊地延续下去,直到一个新的性发育完全的受精卵破蛹,新蜂王诞生。
有些种类的工蜂也能通过孤雌生殖生成更多工蜂。如果蜂王意外死亡,她们甚至可以以这种方式培养替代蜂王,避免蜂群崩溃。
既然雌性具备单性生殖的特点,那有没有孤雄生殖呢?
虽然极其罕见,但也存在!
一位葡萄牙科学家在研究creza河中的杂交鱼种时偶然发现,有鱼的基因组和它的父本相同。
图为 鱼
这或许就是不同鱼种杂交的结果,原始品种携带不同的基因组,本应具有生殖隔离,却意外地发展出新的繁殖方式。
目前我们仍然不清楚它是如何发生的,也许精子在受精后清除掉了卵细胞的遗传信息,或者让缺乏基因组的卵细胞受精。
同时,针对孤雄生殖的人为诱导也在研究中,就像克隆羊多莉一样。2018年,世界上第一对顺利诞生并短暂存活的孤雄小鼠在中科院诞生。
02
生物进化or退化
连雄性和雄性都可以生子了,那不是比有性生殖更高等的表现吗!
单性生殖确实有着自己的优势。(因为孤雄生殖案例有限,本段均用孤雌生殖指代)
有一些昆虫既能进行孤雌生殖,又能进行有性生殖。当条件有利,它们往往选择孤雌生殖。
本需寻找配偶的时间和精力不花费了,反而用来去找更好的住所还有食物,以便提供繁殖的舒适环境,这得节省多少资源啊。
繁殖的过程变得更简单,毕竟雄性的参与可有可无,迅速诞生大批的后代。
这些后代中甚至也都是有繁殖能力的雌性,所以种群数量的增长速度是有性繁殖种群的两倍。
再加上,它们不用承担基因变异的风险,因为所有基因都从母体中继承而来。出生就在精心挑选的栖息地里,不必重新适应,可谓是一切都为它们铺好了路。
图为 可以孤雌生殖的蚜虫
但,每种生物表现出来的特性根本目的还是生存。
与之相对的,单性生殖最大的缺点就是缺少遗传多样性。
如果说蜂王是雌性还是雄性,母体不幸生有缺陷基因或疾病,这样原封不动遗传下去,不就一直没有修正的可能吗?
想一想,中世纪的英国为了延续纯正的皇室血统,保留着近亲结婚的传统。某段时期家族里的成员几乎全都患有同一种遗传病,大都早逝。
遗传多样性越少,物种就越脆弱。
所以前文提到的拥有两种繁殖方式的昆虫,当生存条件不利时,它们就进行有性生殖,筛选出更优质的后代存活下来。
这是性的强大之处,它结合两者的基因和各自的突变,最终生成无数种可能性,其中会有更适合其环境条件的个体。
图为 欧洲贵族
03
人类单性生殖可能吗?!
一些读者最关注的可能就是人类能否单性生殖的问题。
其实,人类生殖细胞已经有过自发发育的例子,然而这只能形成肿瘤,也就是畸胎瘤,男性发于睾丸,女性发于卵巢。
图为 卵巢畸胎瘤
在卵巢畸胎瘤中,可以看到类似正常的器官组织,比如毛发、软骨,甚至还有高度分化的眼、肢体等,但不太可能生产完整的器官。
不能自发的话,那就靠人为诱导。
第一种方式是刺激卵母细胞,不过正常胎盘的建立需要父本基因帮助,仅靠自身没办法进一步发育胚胎。
第二种方式是基因改造技术,也就是克隆技术。
针对不同领域,单性生殖都可以发挥它的作用。比如说,在临床上培养的胚胎干细胞,克隆患者自己的细胞在体外长成器官,再移植给患者,这样排斥反应最小,还能省去找等配型的功夫。所以说这类技术的发展一定程度上造福了患者。
必须提及的是,对人的克隆涉及伦理道德问题,现阶段克隆一个完整人类在法律上一定是禁止的。
图为 克隆人
如果真的有一天,每个人的基因都能被随意操纵,人类只通过克隆的方式生育,不知道世界会不会变成一个反乌托邦的空壳呢。
说了这么多,好像我们还是没有办法打破自然规律,生育还是由女性在承担。
不过!单性生殖不太行,鼠界男妈妈却可行!
几年前,又有科学家利用子宫移植技术,成功让公鼠“怀孕”了。
图为 “公鼠怀孕”新闻
这不得不引发思考:人们还能对繁殖方式做出多少种探究?这些手法又有没有适用性?
毕竟世界之大无奇不有,将来能发展到哪一步,谁能预料到呢。
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参考文献:
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