科學(xué)家記錄全球首例鱷魚孤雌生殖案例，專家：孤雌生殖并非無性繁殖

最近，美國弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家記錄了首例鱷魚孤雌生殖案例：在哥斯達(dá)黎加的一個動物園中，一條獨(dú)居16年的雌性鱷魚——美洲窄吻鱷突然產(chǎn)下14枚蛋。科學(xué)家篩選出7枚有機(jī)會孵化的卵進(jìn)行了人工孵化，最后得到一個完全成形的鱷魚后代，不過這只唯一孵化的鱷魚沒能存活下來。相關(guān)研究成果發(fā)表于《生物學(xué)快報》。

科研人員解剖了這只死于足月的雌性鱷魚寶寶，并對其進(jìn)行了全基因組測序，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，這個鱷魚寶寶確定屬于孤雌生殖。

“孤雌生殖也叫單性生殖，是在沒有雄性遺傳貢獻(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，先前已在蜥蜴和蛇類動物中出現(xiàn)，這是爬行動物又一進(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報記者。

屬于有性繁殖范疇

聶劉旺表示，雖然孤雌生殖可以告別“戀愛的煩惱”，但并不屬于無性生殖。無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。

“雖然孤雌生殖沒有雌、雄個體交配的過程，但是通常情況下，這些生物的早期起源是經(jīng)過了有性生殖的雜交。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，通過孤雌生殖使種群得以延續(xù)。”聶劉旺進(jìn)一步解釋，無性生殖也就是常說的克隆，比如水螅、水母等，它們可以通過分裂、出芽、斷裂等方式來產(chǎn)生新的個體，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。一個初級卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)第一次分裂，產(chǎn)生一個次級卵母細(xì)胞和一個第一極體；次級卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)第二次分裂，產(chǎn)生一個卵細(xì)胞和一個第二極體，第一極體經(jīng)過減數(shù)第二次分裂再產(chǎn)生兩個極體。因此，一個卵母細(xì)胞最終會產(chǎn)生一個成熟的單倍體卵細(xì)胞（即卵子）和三個極體。

“在孤雌生殖中，有些動物找到了獨(dú)特的方式來填補(bǔ)通常由精細(xì)胞提供的基因?！甭檮⑼f，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)分裂過程中，產(chǎn)生一個二倍體基因組細(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的劣勢——缺乏遺傳物質(zhì)的重組，無法修復(fù)存在缺陷的DNA，無法凈化有害突變，使得有害突變在基因池中積累，無法適應(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。

在過去的20年里，脊椎動物孤雌生殖的研究文獻(xiàn)有著驚人的增長。究其原因，聶劉旺認(rèn)為，一方面是科學(xué)家對這一現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識更加深入；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余種脊椎動物中發(fā)現(xiàn)孤雌生殖或其變異型的存在，包括魚類、兩棲類、爬行類、鳥類，說明孤雌生殖現(xiàn)象是廣泛存在的。“分子生物學(xué)研究表明，孤雌生殖的后代可以通過快速的突變、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。