一只新生的棕带斑竹鲨 (Chiloscyllium punctatum) 在旧金山斯坦哈特水族馆的泻湖水箱中孵化——几乎是在其母亲最后一次与雄性接触四年后!这一发现几乎是之前鲨鱼精子储存记录843天的两倍,该记录由链纹猫鲨 (Scyliorhinus rotifer) 保持。这一惊人的新发现为已经很复杂的鲨鱼生殖生物学领域增添了新的难题。
作为一个群体,鲨鱼拥有不寻常且多样的繁殖策略。与许多通过将卵子和精子释放到水中进行繁殖的硬骨鱼物种不同,鲨鱼及其软骨近亲采用像哺乳动物一样的体内受精。虽然像棕带斑竹鲨这样的鲨鱼是卵生的(产卵),但许多物种是胎生的,会直接产下幼崽。还有一些则采用被称为卵胎生的策略组合,在这种策略中,卵子在母体内孵化。沙虎鲨以子宫内同类相食而闻名,其中一个胚胎会吃掉所有其他胚胎,每个子宫只产下一只幼崽。
加州科学院的助理馆长和鱼类学福莱特主席路易斯·罗查(Luiz Rocha)表示,与昆虫、鸟类甚至一些哺乳动物一样,已知有少数几种鲨鱼具有长期精子储存的能力,它们在交配后将精子保存在体内的特殊腺体中很长时间。“优点有很多;例如,雌性可以储存精子,直到它们有可行的卵子准备受精,从而消除了雌性排卵时交配的需要。雌性还可以储存精子,以备在找不到雄性时使用,这就是这里发生的情况。”
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罗查说,一些昆虫物种可以储存来自不同雄性的精子,并选择它们想要用于繁殖的精子。鲨鱼不能从不同的伴侣中选择精子,但在几个鲨鱼物种的幼崽中观察到多重父系。这意味着,如果一只雌性与四只雄性交配,那么由每只雄性所生的幼崽有可能在同一窝中出生。
已知有些鲨鱼物种也会表现出孤雌生殖,在这种情况下,母亲在不涉及雄性的情况下生下她自己的基因复制品。当亨利·多利动物园在奥马哈的锤头鲨 (Sphyma tiburo) 产下幼崽时,首次发现了这一壮举,尽管水箱里没有雄性。事实上,加州科学院的研究团队最初怀疑孤雌生殖是导致斯坦哈特水族馆棕带斑竹鲨孵化的原因,直到他们在新生儿的 DNA 中发现了第二只鲨鱼的基因贡献。由于幼崽是母亲和另一只鲨鱼的基因组合,因此不可能发生孤雌生殖,并且一定在某个时候有雄性参与。“这项研究开启了未来关于鲨鱼物种何时以及如何使用替代技术(如精子储存和孤雌生殖)在没有雄性的情况下产生后代的问题,”德克萨斯大学奥斯汀海洋科学研究所的博士候选人、第一作者摩西斯·伯纳尔(Moises Bernal)说。“了解这些机制是如何触发的对于保护日益减少的鲨鱼种群至关重要。”迄今为止,孤雌生殖仅在圈养鲨鱼中观察到,但似乎是由缺乏雄性触发的。如果在野外观察到,它可以为鲨鱼种群严重下降提供进一步的证据。
了解鲨鱼的繁殖策略对于为这些动物制定有效的渔业管理政策非常重要。与许多在几年后达到生殖成熟并每年可产下成千上万个卵的商业捕捞硬骨鱼物种不同,鲨鱼只有在相对较晚的生命阶段才繁殖,而且一次只有很少的后代。这些特征意味着它们的种群无法像硬骨鱼的同等规模种群那样迅速从过度捕捞的压力中恢复过来,因此渔业配额必须低于硬骨鱼的同等规模种群。