瞧，它們沒(méi)有“爸爸”

方陵生

生物科技發(fā)展至今，人類才創(chuàng)造了克隆奇跡。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。大自然中的某些動(dòng)物天生就擁有自我克隆的能力——許多雌性動(dòng)物可以自行克隆出沒(méi)有“爸爸”的孩子。那麼，這些動(dòng)物是如何創(chuàng)造出這樣的奇跡的呢？對(duì)這些動(dòng)物而言，雄性在物種延續(xù)中又起著什麼樣的作用？

十幾年前，一條小雙髻鯊悄悄地從母親肚子里滑出，降生在美國(guó)一家動(dòng)物園的海洋水族館里，而它的母親至少已有三年時(shí)間沒(méi)有與任何雄性鯊魚(yú)接觸過(guò)了，DNA測(cè)試也證實(shí)這條小雙髻鯊的確沒(méi)有父親。這一消息在世界上引起了轟動(dòng)，因?yàn)檫@是首次發(fā)現(xiàn)鯊魚(yú)的單性生殖（也稱孤雌生殖）現(xiàn)象。

遺憾的是，這條小鯊魚(yú)來(lái)到這個(gè)世界僅幾天就遭遇了不幸，它被一條黃貂魚(yú)獵殺而死。不過(guò)，最近幾年里，又有許多鯊魚(yú)單性生殖案例被發(fā)現(xiàn)，而且還有許多其他脊椎動(dòng)物也被證明擁有單性生殖能力。所有的這些都引出這樣一個(gè)問(wèn)題：既然如此，那為什麼還要有雄性動(dòng)物呢？

奇特的單性生殖現(xiàn)象

直到不久前，科學(xué)家還認(rèn)為有性繁殖動(dòng)物中的單性生殖（沒(méi)有雄性動(dòng)物參與的生殖現(xiàn)象）是不正常并且非常罕見(jiàn)的現(xiàn)象。對(duì)哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，是不可能通過(guò)單性生殖產(chǎn)生健康的后代的，因?yàn)椴溉閯?dòng)物父母親的基因上刻有不同的化學(xué)標(biāo)記或“印跡”，如果沒(méi)有雙方基因的匹配，基因活動(dòng)就會(huì)中斷。就算未受精的卵開(kāi)始發(fā)育，由此形成的胚胎通常也會(huì)成為死胎或轉(zhuǎn)變成癌。

然而，科學(xué)家現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，除哺乳動(dòng)物外，其他物種中的單性生殖現(xiàn)象其實(shí)極為普遍。如今已知既能有性生殖，也能單性生殖的脊椎動(dòng)物的名單中包括一些種類的鯊魚(yú)、蟒蛇、火雞和科莫多巨蜥等。最讓人吃驚的是，不僅僅是圈養(yǎng)在動(dòng)物園里的那些動(dòng)物會(huì)發(fā)生單性生殖，生活在野外的動(dòng)物也如此。

2012年，美國(guó)科學(xué)家沃倫·布斯和他的同事對(duì)兩個(gè)種類的北美蝮蛇產(chǎn)下的兩窩共59條小蛇進(jìn)行研究（北美蝮蛇被抓住時(shí)已經(jīng)身懷有孕），結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩窩小蛇都是單性生殖的產(chǎn)物。這是首次發(fā)現(xiàn)這類物種的野外單性生殖現(xiàn)象。

更令人驚訝的是，在布斯等人發(fā)現(xiàn)蝮蛇的地方有著大量的雄蛇。如此看來(lái)，這些雌蛇采取單性生殖方式，并非因?yàn)樾坌韵∪绷钏鼈冋也坏胶线m伴侶，不得已才將單性生殖作為最后的繁殖手段的。

事實(shí)上，正如進(jìn)化生物學(xué)家，或選擇甩了男朋友的女孩會(huì)告訴你的那樣：擺脫雄性，好處多多。在只有雌性的物種中，每個(gè)個(gè)體都可以產(chǎn)生后代，群體數(shù)量的增長(zhǎng)速度比同時(shí)擁有雄性和雌性的物種明顯要快得多?；〞r(shí)間去尋找愛(ài)情意味著用于尋找食物的時(shí)間更少，與異性交配還會(huì)增加感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)，或許還會(huì)因分心而被其他天敵吃掉。最重要的是，與異性結(jié)合還有可能打亂原先不錯(cuò)的遺傳基因結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)生新的、有潛在缺陷的混合基因。

那麼，脊椎動(dòng)物沒(méi)有雄性也行嗎？早在1932年，就有人首次提出了這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)時(shí)在美國(guó)得克薩斯州南部和墨西哥北部發(fā)現(xiàn)了一個(gè)全由雌性組成的魚(yú)類物種：亞馬孫帆鰭鱸。

但之后的研究發(fā)現(xiàn)，雖然亞馬孫帆鰭鱸沒(méi)有雄性，但這一物種的雌性并非不需要雄性，因?yàn)槿绻麤](méi)有精子的刺激，它們的卵就不能發(fā)育。所以，它們會(huì)與幾種相近物種的雄性交配，但它們的后代只會(huì)繼承母親的DNA。這種現(xiàn)象被叫做雌核生殖（或雌核發(fā)育）。大自然的這種奇特安排，意味著亞馬孫帆鰭鱸只能生活在幾類相近物種的附近。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的只有雌性動(dòng)物的魚(yú)類、兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物大約有90種，它們中的大多數(shù)同亞馬孫帆鰭鱸一樣，仍需要其他物種的雄性出場(chǎng)。但一些種類的鞭尾蜥蜴和壁虎似乎不需要雄性動(dòng)物，它們的單性生殖沒(méi)有任何雄性動(dòng)物的參與（盡管如此，它們還是會(huì)顯示有交配行為的跡象，如鞭尾蜥蜴因與其他雌性物種的“偽交配”行為而獲得“女同性戀蜥蜴”的綽號(hào)）。

如此看來(lái)，確實(shí)有一些物種不需要雄性動(dòng)物。但問(wèn)題是，從理論上看，既然通過(guò)單性生殖的雌性動(dòng)物可產(chǎn)生比有性生殖更多的后代，那為什麼這類物種的數(shù)量如此稀少呢？一個(gè)可能的答案是：全由雌性構(gòu)成的物種最后往往會(huì)導(dǎo)致滅絕。

全雌物種的生存策略

模型顯示，雖然單性物種在較短時(shí)期內(nèi)可以發(fā)展良好，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它們會(huì)遇到很大的麻煩，因?yàn)閱涡苑敝惩鶗?huì)導(dǎo)致基因組結(jié)構(gòu)停滯不動(dòng)，并失去重組基因和去除有害基因突變的機(jī)會(huì)。這類物種的生存年代大約在1萬(wàn)代至10萬(wàn)代之間。

到目前為止，鞭尾蜥蜴和壁虎的生存年代還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)極限，但一些比鞭尾蜥蜴和壁虎更古老的物種早已超過(guò)了這個(gè)極限。例如，亞馬孫帆鰭鱸已經(jīng)生存了大約28萬(wàn)年，或者說(shuō)已經(jīng)延續(xù)了80萬(wàn)代。而與另一些更古老的全雌物種相比，亞馬孫帆鰭鱸也算不得什麼。棲息在北美五大湖地區(qū)的全雌物種——摩爾蠑螈出現(xiàn)于大約500萬(wàn)年前，它們已經(jīng)存活了將近100萬(wàn)代。那麼，它們是如何做到這一點(diǎn)的？

摩爾蠑螈的訣竅是：通過(guò)偷竊DNA來(lái)達(dá)到騙過(guò)大自然的目的。當(dāng)它們與其他物種的雄性交配之后，精子中的DNA物質(zhì)通常被它們丟棄，但偶爾也會(huì)有一小部分被接納進(jìn)入它們后代的基因組。亞馬孫帆鰭鱸偶爾會(huì)偷取一些染色體片斷，而摩爾蠑螈則是將對(duì)方的整個(gè)基因組掠奪過(guò)來(lái)。有科學(xué)家為這種行為專門(mén)創(chuàng)造了一個(gè)術(shù)語(yǔ)，叫“盜竊癖起源”，并認(rèn)為這是單性生殖物種在與有性生殖物種的競(jìng)爭(zhēng)中，為獲得更強(qiáng)生存能力而采取的一種策略，以讓全雌性物種的基因持續(xù)保持對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

單性蠑螈還可以將其他物種雄性的整套染色體接收過(guò)來(lái)，這有助于防止有害的基因突變積聚。這種繁殖體系被認(rèn)為非常了不起，它源自于自然選擇的驅(qū)動(dòng)力量，當(dāng)一種克隆方案出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，新的克隆方案隨之產(chǎn)生。

因此，對(duì)于全雌性物種來(lái)說(shuō)，除非能從雄性物種那里“盜”到基因，否則它們是不可能長(zhǎng)期生存下去的。更重要的是，單性物種的產(chǎn)生似乎也需要不同尋常的環(huán)境條件，至少目前還沒(méi)有證據(jù)證明一個(gè)物種可以慢慢演變成全由雌性動(dòng)物組成的單性物種。相反，迄今發(fā)現(xiàn)的單性物種幾乎都是在兩個(gè)物種雜交的瞬間誕生的。例如，單性繁殖的新墨西哥鞭尾蜥蜴就是西部鞭尾蜥蜴與小條紋鞭尾蜥蜴雜交的產(chǎn)物，單性繁殖新物種的誕生只在一瞬間完成，一次交配就有可能創(chuàng)造出—個(gè)全新的物種。

2011年，研究人員在實(shí)驗(yàn)室里重現(xiàn)了這一機(jī)制。他們利用單性鞭尾蜥蜴的卵與另一種有性繁殖物種的精子，成功創(chuàng)造出了一個(gè)新的單性繁殖物種。當(dāng)然，這種情況在大自然中是極為罕見(jiàn)的。大多數(shù)種間雜交的結(jié)果要麼是不育，要麼產(chǎn)生具有父母雙方物種特點(diǎn)的后代。

兩種不同基因組的合并可幫助單性物種以新的優(yōu)勢(shì)重新開(kāi)始，就像雜交植物往往會(huì)體現(xiàn)多種優(yōu)勢(shì)一樣。更重要的是，它們是以一種特殊的方式來(lái)完成這樣的雜交繁殖過(guò)程的。單性生殖產(chǎn)生半克隆或完全克隆的后代，像鞭尾蜥蜴這樣的單性繁殖物種，產(chǎn)生的是完全克隆的后代。

有性繁殖仍然不可或缺

偶爾采用單性生殖方式的動(dòng)物產(chǎn)生的幾乎都是半克隆后代，同時(shí)還有可能帶來(lái)近親繁殖的嚴(yán)重后果，其后代可能帶有雙倍的有害基因突變，其生存率也相當(dāng)?shù)?。單性生殖物種的蝮蛇偶爾會(huì)孵化出健康的后代，但更多的是畸形胎和死胎。所以，放棄有性生殖并不如理論上所認(rèn)為的那樣能夠產(chǎn)生更多的后代。

最后，重要的一點(diǎn)是，單性生殖的后代也并不如我們所想的都是雌性。在鳥(niǎo)類和一些爬行動(dòng)物物種中，雌性同時(shí)擁有雄性和雌性兩種性染色體，這意味著理論上它們都可以通過(guò)單性生殖產(chǎn)生雄性和雌性的后代。但實(shí)際上，大蟒蛇生下的幾乎都是雌性后代，而蝮蛇和火雞生下的幾乎都是雄性后代。

顯然，在這些單性繁殖物種中，并不是完全排斥雄性，而是要通過(guò)這種方式產(chǎn)生更多的雄性動(dòng)物。致力于揭開(kāi)北美蝮蛇獨(dú)特繁殖方式之謎的布斯指出，從理論上說(shuō)，如果在某個(gè)島上只有孤零零的一條雌蛇，那麼它就可以通過(guò)無(wú)性生殖生下一條雄蛇，然后與后者通過(guò)有性繁殖的方式產(chǎn)生更多的后代。實(shí)際情況究竟是不是這樣？我們還不清楚。

就目前發(fā)現(xiàn)的證據(jù)來(lái)看，雌蛇可以獨(dú)自產(chǎn)下后代，似乎完全可以沒(méi)雄蛇什麼事，但如果它們想要避免最終滅絕的命運(yùn)，還是需要雄性動(dòng)物的幫助。由此可見(jiàn)，雄性動(dòng)物依然是大自然中物種繁衍和生命延續(xù)中不可或缺的。