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科學(xué)家記錄全球首例鱷魚(yú)孤雌生殖案例,專家:孤雌生殖并非無(wú)性繁殖

科普時(shí)報(bào)
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最近,美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家記錄了首例鱷魚(yú)孤雌生殖案例:在哥斯達(dá)黎加的一個(gè)動(dòng)物園中,一條獨(dú)居16年的雌性鱷魚(yú)——美洲窄吻鱷突然產(chǎn)下14枚蛋??茖W(xué)家篩選出7枚有機(jī)會(huì)孵化的卵進(jìn)行了人工孵化,最后得到一個(gè)完全成形的鱷魚(yú)后代,不過(guò)這只唯一孵化的鱷魚(yú)沒(méi)能存活下來(lái)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《生物學(xué)快報(bào)》。

科研人員解剖了這只死于足月的雌性鱷魚(yú)寶寶,并對(duì)其進(jìn)行了全基因組測(cè)序,結(jié)果驚奇地發(fā)現(xiàn),它與母親在基因上有99.9%以上是相同的。這也意味著,這個(gè)鱷魚(yú)寶寶確定屬于孤雌生殖。

“孤雌生殖也叫單性生殖,是在沒(méi)有雄性遺傳貢獻(xiàn)的情形下僅由雌性產(chǎn)生完整子代的生殖方式。這種現(xiàn)象極其少見(jiàn),先前已在蜥蜴和蛇類動(dòng)物中出現(xiàn),這是爬行動(dòng)物又一進(jìn)化支系存在孤雌生殖的證據(jù)?!卑不諑煼洞髮W(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授聶劉旺告訴科普時(shí)報(bào)記者。

屬于有性繁殖范疇

聶劉旺表示,雖然孤雌生殖可以告別“戀愛(ài)的煩惱”,但并不屬于無(wú)性生殖。無(wú)性生殖是指不需要精子和卵子結(jié)合的一種繁殖方式,而孤雌生殖是指只需要卵子而不需要精子的一種特殊繁殖方式。

“雖然孤雌生殖沒(méi)有雌、雄個(gè)體交配的過(guò)程,但是通常情況下,這些生物的早期起源是經(jīng)過(guò)了有性生殖的雜交。由于雜交破壞了正常減數(shù)分裂的進(jìn)程,使得卵的發(fā)育不得不選擇另一種方式,通過(guò)孤雌生殖使種群得以延續(xù)。”聶劉旺進(jìn)一步解釋,無(wú)性生殖也就是常說(shuō)的克隆,比如水螅、水母等,它們可以通過(guò)分裂、出芽、斷裂等方式來(lái)產(chǎn)生新的個(gè)體,其后代的遺傳物質(zhì)與親本完全相同。

孤雌生殖是如何實(shí)現(xiàn)的

在有性生殖過(guò)程中,卵細(xì)胞和精細(xì)胞都提供了創(chuàng)造生物體所需的一半遺傳信息。一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)第一次分裂,產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)第一極體;次級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)第二次分裂,產(chǎn)生一個(gè)卵細(xì)胞和一個(gè)第二極體,第一極體經(jīng)過(guò)減數(shù)第二次分裂再產(chǎn)生兩個(gè)極體。因此,一個(gè)卵母細(xì)胞最終會(huì)產(chǎn)生一個(gè)成熟的單倍體卵細(xì)胞(即卵子)和三個(gè)極體。

“在孤雌生殖中,有些動(dòng)物找到了獨(dú)特的方式來(lái)填補(bǔ)通常由精細(xì)胞提供的基因?!甭檮⑼f(shuō),孤雌生殖的物種有兩種機(jī)制:末端自融合機(jī)制和核內(nèi)有絲分裂機(jī)制。前者是指成熟的單倍體卵細(xì)胞與第二極體融合,從而形成基因幾乎純合的后代,因此是母本的半“克隆”;而核內(nèi)有絲分裂機(jī)制指的是卵母細(xì)胞在減數(shù)分裂前,再進(jìn)行一次基因組加倍,進(jìn)而在2次連續(xù)的減數(shù)分裂過(guò)程中,產(chǎn)生一個(gè)二倍體基因組細(xì)胞。核內(nèi)復(fù)制的結(jié)果,是后代的基因型和母本高度一致,是全“克隆”。

孤雌生殖代表進(jìn)化的末路?

有性生殖是脊椎動(dòng)物主要的繁殖方式,可以使基因組發(fā)生重組,讓后代擁有更多的異質(zhì)基因以及多樣的遺傳信息,增加物種的遺傳多樣性,提升物種適應(yīng)多變環(huán)境的能力。

“孤雌生殖有著顯而易見(jiàn)的劣勢(shì)——缺乏遺傳物質(zhì)的重組,無(wú)法修復(fù)存在缺陷的DNA,無(wú)法凈化有害突變,使得有害突變?cè)诨虺刂蟹e累,無(wú)法適應(yīng)多變的環(huán)境,從而使得物種很快滅亡。因此,有很多研究者認(rèn)為孤雌生殖是進(jìn)化的末路、進(jìn)化的死角?!甭檮⑼f(shuō)。

在過(guò)去的20年里,脊椎動(dòng)物孤雌生殖的研究文獻(xiàn)有著驚人的增長(zhǎng)。究其原因,聶劉旺認(rèn)為,一方面是科學(xué)家對(duì)這一現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深入;另一方面得益于分子遺傳學(xué)、基因組學(xué)和生物信息學(xué)分析技術(shù)的快速發(fā)展。

如今,科研人員已在100余種脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)孤雌生殖或其變異型的存在,包括魚(yú)類、兩棲類、爬行類、鳥(niǎo)類,說(shuō)明孤雌生殖現(xiàn)象是廣泛存在的?!胺肿由飳W(xué)研究表明,孤雌生殖的后代可以通過(guò)快速的突變、再形成多倍體等方式提升其適應(yīng)能力,保持物種的延續(xù)。有些物種還可以通過(guò)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行陨车姆绞?,進(jìn)一步繁殖后代。因此,孤雌生殖在進(jìn)化上是有一定意義的?!甭檮⑼f(shuō)。

評(píng)論
演繹無(wú)限精彩!
大學(xué)士級(jí)
鱷魚(yú)孤雌生殖案例的發(fā)現(xiàn),讓科學(xué)家對(duì)鱷魚(yú)和鳥(niǎo)類已經(jīng)滅絕的主龍類近親等,可能具備的繁殖能力以及孤雌生殖在進(jìn)化上的意義有了更深入的認(rèn)識(shí)。
2023-07-16
CZH科普
大學(xué)士級(jí)
科研人員通過(guò)分子生物學(xué)研究表明,孤雌生殖的后代可以通過(guò)快速的突變、再形成多倍體等方式提升其適應(yīng)能力,保持物種的延續(xù)。有些物種還可以通過(guò)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行陨车姆绞?,進(jìn)一步繁殖后代。因此,孤雌生殖在進(jìn)化上是有一定意義的。
2023-07-16
坦 蕩 蕩
少師級(jí)
孤雌生殖也叫單性生殖,是在沒(méi)有雄性遺傳貢獻(xiàn)的情形下僅由雌性產(chǎn)生完整子代的生殖方式。
2023-07-16