鳄鱼“处女产子”是科学史上的首次

一只雌性鳄鱼在被隔离独居16年后,产下一个完全成形的死胎

Central american alligator eye close up.

中美洲鳄鱼(Crocodylus acutus)。

以下文章经许可转载自 The Conversation,这是一个报道最新研究的在线出版物。

关于处女产子的故事,即无需受精就能产生后代,在历史上一直都有。古罗马神玛尔斯、古埃及神荷鲁斯和中国古代神话中的气,都是处女所生。但处女产子实际上确实在自然界中发生。


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在圈养的美洲鳄鱼,Crocodylus acutus身上,首次发现了鳄鱼处女产子的证据。这只鳄鱼在哥斯达黎加的动物园里独自生活了16年。她产下14枚卵,其中7枚似乎是可存活的,并进行了人工孵化。这些卵未能孵化,其中6枚的内容无法辨别。但其中一枚包含一个完全成形的胎儿,其基因与母体完全相同,没有来自任何雄性的证据。

这不是动物界首次出现处女产子的案例。幼小的蜥蜴、蛇、鲨鱼和鸟类,包括加州秃鹰,都有记录显示它们是从未受精的卵中孵化出来的。

我们如何解释处女产子?

物种可以通过有性繁殖(结合来自父母双方的遗传物质)或无性繁殖来繁殖。我们古老的祖先是无性繁殖的,基本上是自己的克隆。植物也以类似的方式繁殖,包括分裂、出芽和断裂。

然而,这会产生许多基因相同的生物,而缺乏遗传变异意味着个体无法适应不断变化的环境。如果环境对一个物种的某个成员不利,那么对所有成员都不利,可能会导致灭绝。

像人类这样的物种的有性繁殖需要精子来使卵子受精并产生胚胎。从进化的角度来看,有性繁殖物种被认为更高级,因为它们的后代具有遗传多样性,具有来自父母的独特基因组合。

如果一个物种需要适应,这种多样性可能很重要。它还可以减少不利的基因突变,而这些突变通常与近亲繁殖(近亲交配)有关。

处女产子是一种无性繁殖形式,因为它不需要来自精子的遗传信息。但是,与其他的无性繁殖形式不同,它们需要卵子。未受精的卵子通常由雌性产生——您今天早上可能吃过家鸡的未受精卵——如果未受精的卵子没有被吃掉,它们最终会腐烂。但也有例外。处女产子,被称为单性生殖,是指未受精的卵子发育成胚胎的过程。

尽管如此,它不一定在基因上与母体相同——这取决于卵细胞的发育方式。单性生殖的幼崽可以是母体的完全克隆或半克隆。半克隆是在胚胎细胞在繁殖前分裂成两半时产生的。完全克隆是在胚胎繁殖整个细胞时产生的。

因此,半克隆的遗传多样性甚至比完全克隆更少。它们不仅缺乏有性繁殖产生的生物的遗传多样性,而且只继承了母亲一半的遗传多样性。

有些物种,被称为兼性单性生殖,会在有性繁殖和无性繁殖之间交替。它们主要依靠有性繁殖,但在必要时可以使用无性繁殖。

通常导致雌性后代的处女产子,被认为是由几种情况触发的。例如,当周围没有很多雄性时。这在圈养动物中经常报告,包括锤头鲨,这些动物被饲养在单性别的围栏中。

传递基因

即使周围有雄性,雌性仍然可以使用单性生殖。例如,去年,一只雌性斑马鲨孵化出了一些幼崽,它们的DNA与她所居住的芝加哥水族馆中的任何雄性都不匹配,这让研究人员感到困惑。也许这只雌性只是不喜欢和她住在一起的雄性。

如果环境条件恶劣,无性繁殖比有性繁殖需要更少的努力,因为雌性不需要浪费时间和精力寻找配偶。例如,在生活在干旱和严酷气候(如高海拔)的壁虎、蛇和蜥蜴中,已经发现了许多单性生殖的案例

雌性动物也可以通过无性繁殖来利用有利的条件变化。多刺脸小龙虾原产于美国,但被引入到气候更温和的欧洲。它通过无性繁殖入侵了许多欧洲水道。尽管许多入侵物种比当地物种更大更强,但单性生殖是另一个可能促成它们成功的原因

能够更容易地识别单性生殖的基因检测技术正在帮助研究人员发现越来越多的物种能够进行处女产子。美洲鳄鱼单性生殖的发现表明,主龙类(包括恐龙、翼龙(飞行爬行动物)、鸟类和鳄鱼)之间存在共同的祖先联系。由于鸟类和鳄鱼中都存在单性生殖,因此恐龙也可能发生处女产子。

这只处女产子的鳄鱼让人想起《侏罗纪公园》中的一个场景,当时科学家声称没有什么可担心的,他们可以通过确保所有恐龙都是雌性来控制公园的种群,这样就不会有自然产生的幼崽。

但是,用这部电影中的混沌理论专家伊恩·马尔科姆博士(由杰夫·高布伦饰演)的话来说:“生命会找到出路。”

本文最初发表于 The Conversation。阅读 原文

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