長久以來,每到春風送暖時,高等生物就開始了造物的神圣旅程。在生命被萬物靈長賦予了更多意義以前,繁殖是所有生物存在的唯一目的。這個目的是如此純粹而直接,甚至進化出兩性生殖的繁殖手段以優選出更具遺傳適應性的后代。
然而,兩性生殖雖然是高等生物的特權,也有很多動物拒絕采納,包括很多脊椎動物。
很久很久以前,有兩條亞馬遜河上有兩條小魚組建了家庭,生了一堆小魚。魚爸爸郁悶地發現小魚們都跟魚媽媽一模一樣,跟自己卻沒一毛錢關系。樸素的社會學常識告訴他:魚媽媽可能出軌了。
事實上,魚爸爸的質疑并非空穴來風,小魚DNA的確全部承襲自母親;更令魚難過的是,魚爸爸是瑪麗魚(P.latipinna),而魚媽媽則是莫莉魚(P.formosa)。精子上頭的魚爸爸犯了所有雄性動物都可能犯的錯誤,連對方都沒看清楚就草草登科了。
雖然魚爸爸確實被騙了,但是魚媽媽并沒有出軌,因為整個莫莉魚的族群里都沒有雄魚。7萬年來,莫莉魚的繁殖一直依賴雌核生殖。雌核生殖,俗稱假受精,意指精子雖然正常地鉆入和激活卵子,但精子很快消失,卵子自顧自愉快地發育。
女魚國的莫莉魚們,每晚都敞著門睡覺,完全不介意路過的大唐圣僧還是倭國妖僧。
2006年,在英國北部的切斯特動物園,誕生了一只小科莫多巨蜥。這只小科莫多巨蜥的不平凡之處在于,它的媽媽是一只未與異性接觸過的科莫多巨蜥。
科莫多巨蜥,學名Varanus komodoensis,異常兇猛。科莫多巨蜥是恐龍時代遺留下來的物種,又名科莫多龍,是已知現今存在種類中最大的蜥蜴。
科莫多巨蜥的壽命約為50年,3~5歲時性成熟,每年5—8月為交配期。科莫多巨蜥雌性有時候會孤雌繁殖,即不需要接觸雄性也可繁殖后代。
作為一種高效的殺戮機器,雌性科摩多巨蜥是真正意義上的金剛芭比,過著絕對硬核的蜥生。讓我們記住切斯特動物園的偉大母親Flora,她是孤雌生殖在蜥蜴中的最高等的表現。
無論雌核生殖還是孤雌生殖都是單性生殖的一種。單性生殖與無性生殖不同,是生殖細胞而非體細胞完成的繁殖現象。當然了,對應雌核生殖和孤雌生殖,科學上也有孤雄生殖和雄核生殖的概念,只是在自然界極少發生。這大抵是因為精子約長60微米,里面基本只有DNA(光棍本棍);而成熟卵子直徑可達2厘米,除了含有遺傳物質,還有完備的細胞器(送精裝修加送女主人)。
兩性生殖的好處不言而喻,但是也有很多問題。
首先,有性生殖要耗費大量的能量。添加性交本身就已經比分裂生殖(無性生殖的一種)更麻煩了,更何況還要尋找配偶。要知道,并不是每個物種都像螞蟻、蜜蜂一樣高密度群居,座頭鯨需要游幾百海里才有可能遇到一個單身的異性。所以座頭鯨從大局出發,堅持捍衛一夫一妻制。
尋找配偶已經夠麻煩,更何況跟同性競爭更耗費能量。在諸多物種里,交配的爭奪都是一場生死戰。
更加麻煩且嚴重的問題是,就算干掉了競爭者,有性生殖產出的后代也只有自己的一半基因,哪有比得了無性生殖來得純粹(子代與親代一模一樣)?
自然界的生物,其實懶得超過我們的想象,表現出強大的“退化驅動力”。只要環境允許,能躺著絕不坐著,怎么省事怎么來。比如雌蚜蟲,如果食物充足,它會抓緊時間進行孤雌生殖,能繁殖幾代就繁殖幾代;到寒冷的秋末冬初時才會產生雄性個體,與雌性交配產卵越冬。
由于印記基因的限制,自然狀態下的哺乳動物無法單性生殖。那么高階哺乳動物真的甘心在日復一日的交配中消磨嘛?
老虎是頂級的掠食者,體型最大的貓科動物。老虎體重可能超過300千克,自然界中沒有天敵(兩腳獸除外)。
老虎是獨居動物,對同性和異性都表現出謎之冷淡,主要靠聲音和氣味遠程交流。每只老虎都有自己固定的領地范圍,定期在領地周邊釋放氣味標記。老虎聞聞就能做出準確的判斷:這頭雄虎腎不好?那頭雌虎發情了?如果忘記標記氣味,事情就大條了,會被鄰居們認為已經掛了,收割遺產提上議事日程,立刻!馬上!對于誤闖領地老虎,還可以依靠吼聲告誡入侵者:朕沒有圣躬違和!畢竟,對于老虎來說,入侵者只有剿滅和被剿滅兩種結局,避免見面就是避免見血。
雌雄老虎領地通常是接壤的,發現雌虎的發情的雄虎就會悄悄潛入雌虎的領地。如果不幸有兩頭以上的雄虎碰面了,就又將是一場廝殺。然鵝,等待勝利者的也不是溫香軟玉,因為“母老虎”絕非浪得虛名,一頓暴打在所難免,忍字頭上一把刀,只有逆來順受才近得了雌虎的身。
交配后,雄虎連抽支煙的工夫都沒有,褲子沒提上就被“母老虎”打出了領地。雌虎從懷孕到幼虎獨立期間,不會再次發情。
老虎作為百獸之王,憑實力單身;為了繁衍,只保留了最低程度的性接觸。兩腳獸雖然獨居勢弱,但是腦洞未嘗敗績。
去年10月,《Cell Stem Cell》發表了來自中國科學家的研究成果,他們利用基因編輯和干細胞技術,成功培育了孤雌生殖和孤雄生殖的小鼠。
孤雌生殖的健康小鼠及其后代
哺乳動物不是不能實現單性生殖嘛?他們是怎么做到的?
首先,哺乳動物某些組織和細胞中,控制某一表型的一對等位基因由于親源不同而差異性表達,也就是說,機體只表達來自親本一方的等位基因,而與其自身性別無關(翻譯成普通話就是,所以你有的地方像你爸,有的地方像你媽,有的地方像鄰居)。舉個栗子,編碼胰島素生長因子2的基因,只有來自父親的等位基因能夠表達。這一現象就是基因組印記。
科學家,是兩腳獸中腦洞格外大、實操格外強的一類變異體,他們把雌性小鼠的單倍體胚胎干細胞刪除了3個基因印記區域,并注入另一只雌鼠的卵細胞中,誘導胚胎發育。210個胚胎中有 29個胚胎成功誕下小鼠。這些雙親都是媽媽的小鼠,健康地活到成年,并像正常小鼠一樣能夠生下自己的后代。
更厲害的是,他們使用類似但更復雜的程序,一共刪除了七個關鍵的印跡區域。然后,研究人員將修改后的單倍體胚胎干細胞,與來自另一只雄性小鼠的精子一起注射到已經移除其細胞核的卵細胞中并轉移到代孕母鼠體內。最終在477個胚胎中,有12只小鼠成功出生,其中有2只成功存活超過了48小時(沒能活到成年)。
有了科學,還有什么不可能?
作者: 石玉秀