“童贞生殖”这种独特的无性生殖形式真的存在吗?

北京时间1月5日消息,据国外媒体报道,繁殖是我们存在的精髓所在。我们说起繁殖时,最先想到的一般都是有性生殖,因为这是动植物最常见的繁殖形式。另外,细菌等生物还会进行无性繁殖,通过二分裂法形成子细胞。

  但除此之外还有一种生殖方式,既不属于有性生殖,也不属于无性繁殖。我们称之为“童贞生殖”。文献中关于人类童贞生殖的第一个、也是唯一一个例子便是耶稣的出生。这个概念看似纯属虚构、如同民间传说一般。但部分动物中的确存在这种现象。多年来,我们已经在不同动物身上观察到了若干起童贞生殖的例子。

  什么是“童贞生殖”?

  童贞生殖只是个通俗的说法,正式的学术名称为“孤雌生殖”,指雌性生物在没有精子的情况下、体内形成胚胎的过程。部分昆虫、植物、鸟类和鱼类可以通过孤雌生殖繁殖后代。

  孤雌生殖是一种十分独特的无性生殖形式。在无性生殖过程中,体细胞会通过有丝分裂形成一个新细胞。而要想进行孤雌生殖,则必须形成卵子。换句话说,孤雌生殖是一种不完整的有性生殖。

  雌雄同体有时会与孤雌生殖混为一谈。雌雄同体指生物同时拥有雌雄两套性器官,因此部分雌雄同体生物可以实现自我授精。但自我授精需要雌雄配子的结合,这点与孤雌生殖不同。

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有性生殖过程

  首先让我们了解一下繁殖的基础。要想通过有性生殖产生后代,必须集齐两大“原料”:精细胞和卵细胞。二者均为单倍体,意味着每个细胞各含有产生新个体所需遗传信息的一半。

  卵巢每次通过减数分裂产生四个子细胞,其中一个为成熟的单倍体卵细胞(即卵子),其余三个叫做极体。精子使卵子受精后,便会形成胚胎。然而,在进行孤雌生殖时,生物体却会通过一些新方法来替代本该由精子提供的基因。

  孤雌生殖类型

  孤雌生殖的发生方式有两种:无融合生殖和自融合生殖。

  发生无融合孤雌生殖时,未受精的卵子通过有丝分裂产生后代。通过无融合孤雌生殖产生的后代一般与母代完全相同,几乎像克隆一样。这种现象在轮虫和大多数节肢动物等无脊椎动物中比较常见。

存在孤雌生殖现象的部分物种

  发生自融合孤雌生殖时,卵子会与极体结合,恢复二倍体状态,意味着此时细胞重新拥有了两套染色体。通过这一过程产生的后代相当于“半克隆”,与母体十分相似,但又并非完全相同。这种现象在植物和鲨鱼中比较多见。

  孤雌生殖生物的种类

  采用这种繁殖方式的物种要么为完全性孤雌生殖、要么为选择性孤雌生殖。部分爬行类物种(比如蛇类)只能靠无性途径产生后代,属于完全性孤雌生殖;而蜜蜂的卵子则既可以受精、又可以通过孤雌生殖进一步发育,属于选择性孤雌生殖。

  蚜虫和吸虫则会交替使用孤雌生殖和有性生殖,这种现象叫做周期性孤雌生殖。

  为何有些动物会通过孤雌生殖繁殖后代?

  有些动物不一定是因为物种中缺少雄性才会付诸于孤雌生殖。一项近期研究就在一只加利福尼亚秃鹫身上发现了这种现象,而该物种中是存在雄性的。

  孤雌生殖在鸟类中比较罕见,大多发生在与雄性分开饲养的家养火鸡和母鸡中。但在此次研究中,这只秃鹫所属种族中的雌性是可以接触到具有生育能力的雄性秃鹫的,却还是发生了孤雌生殖的现象。科学家已经发现了两只加利福尼亚秃鹫产下了不含雄性DNA的后代,所有遗传信息都来自于母方。

蚜虫的孤雌生殖过程

  另一方面,还有一条人工饲养的水蛇在八年不曾接触雄性同类的情况下生下了后代。它的身体也许决定了由自己来“掌握大局”,通过孤雌生殖进行繁育。

  虽然这条蛇宝宝最终夭折了,但它的出现证伪了一项理论。该理论声称,雌性动物有在体内储存精子的能力,因此即使远离雄性同类,也可以借助孤雌生殖生育后代。但在此例中,这条水蛇已经多年不曾接触过任何雄性水蛇,精子在其体内根本不可能储存那么久。

  人类有可能进行孤雌生殖吗?

  大多数借助人工孤雌生殖创造的哺乳动物胚胎都在妊娠期“胎死腹中”。一项在哺乳动物(小鼠)身上开展的实验显示,卵子要想成功发育成胚胎,来自父方的“贡献”至关重要。因为哺乳动物胚胎来自父方与母方的遗传物质必须正确结合,才能存活下来。

精细胞和卵细胞都有独特的基因印记,即特定基因在精子中不表达,只在卵子中表达,反之亦然。有30个基因印记仅在由精子提供时才会表达;同理,还有另外30个基因印记只有由母方提供时才会表达。由于缺少来自父方的基因印记,哺乳动物无法实现孤雌生殖。

  就算人类可以实现孤雌生殖,也只能生下女儿,因为女性体内不含Y染色体,自然无法将Y染色体传下去、产生男性后代。

  结论

  当某个物种种群数量锐减、或雌性接触不到具有生育能力的雄性时,孤雌生殖便是该物种存活下去的唯一希望。因此就前文提到的秃鹫来说,孤雌生殖也许只是一种自然进程而已。

  科学家尚不确定这种“童贞生殖”现象的起源是什么,也不清楚有多少物种能够展现这一自然“奇迹”。显然,孤雌生殖还有很多谜团等待我们发掘。(叶子)来源:新浪科技

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