剛孵化出的科莫多巨蜥正在印尼的科莫多國家公園里爬樹(shù)?？颇嗑掾崾巧贁悼梢詥涡陨车募棺祫?dòng)物。圖源：STEFANO UNTERTHINER, NAT GEO IMAGE COLLECTION
撰文：CORRYN WETZEL絕大多數動(dòng)物都需要交配才能繁殖，但有那么一小群異類(lèi)卻能不經(jīng)過(guò)交配，就做到這一點(diǎn)。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為單性生殖，從蜜蜂到響尾蛇都能進(jìn)行所謂的孤雌生殖。這種情況會(huì )讓動(dòng)物飼養員倍感震驚。例如，一只名叫利奧妮（Leonie）的豹紋鯊與另外三只雌性鯊魚(yú)一起生活在澳大利亞的珊瑚礁水族館；2016年，利奧妮孵化出了三條小鯊魚(yú)，震驚了飼養員。幾年前，在路易斯維爾動(dòng)物園，網(wǎng)紋蟒蛇塞爾瑪（Thelma）產(chǎn)下6個(gè)蛋并孵化成了健康的小蛇，然而它身邊并沒(méi)有雄性蟒蛇。2016年，在英國切斯特動(dòng)物園，同樣的事情也發(fā)生在科莫多巨蜥弗羅拉（Flora）身上，令飼養員困惑不已。單性生殖（parthenogenesis）來(lái)自?xún)蓚€(gè)希臘詞根，字面意思是處女生產(chǎn)。背后的原理有性繁殖包含兩個(gè)組成部分：卵細胞和精子細胞。雙方各提供一半必須的遺傳信息，創(chuàng )造生物體。但在單性生殖過(guò)程中，身體找到了一種特別的方式，填補通常由精子提供的基因空缺。卵巢通過(guò)減數分裂產(chǎn)生卵子；這是一個(gè)復雜的過(guò)程，細胞復制、重組、分離。這些卵子中只包含了母體一半的染色體，每條染色體只有單個(gè)副本。（這些被稱(chēng)為單倍體細胞，有兩個(gè)染色體副本的細胞被稱(chēng)為二倍體細胞。）減數分裂過(guò)程中，還會(huì )產(chǎn)生副產(chǎn)品，一種小型細胞：極體，不同于受精卵。自體受精是單性生殖的一種形式，動(dòng)物可以把極體和卵子結合起來(lái)，孕育后代?？茖W(xué)家已經(jīng)在鯊魚(yú)身上記錄到了這一過(guò)程，稍微重組母體的基因，誕下與母體相似的后代，但不等于完全克隆。在另一種單性生殖形式：無(wú)融合生殖中，生殖細胞通過(guò)有絲分裂進(jìn)行復制，即細胞復制產(chǎn)生兩個(gè)二倍體細胞，有點(diǎn)像基因復制粘貼。由于這些細胞沒(méi)有經(jīng)過(guò)會(huì )導致基因混亂的減數分裂，所以這樣產(chǎn)生的后代是親本的克隆體，基因完全相同。這種形式的單性生殖在植物中更常見(jiàn)。對于大多數選擇第一種方式繁殖的生物來(lái)說(shuō)，通過(guò)自體受精，后代通常會(huì )從母體獲得兩條X染色體。兩條X染色體是基本的與性別有關(guān)的基因庫，只能孕育出雌性后代。但少數情況下，蚜蟲(chóng)等動(dòng)物也會(huì )產(chǎn)生與母體基因相同的雄性后代，不過(guò)缺少第二個(gè)X染色體。這些雄性通常具有生殖能力，但因為只能產(chǎn)生帶有X染色體的精子，所有后代將會(huì )是雌性。大大小小的生物幾百萬(wàn)年里，動(dòng)物通過(guò)單性生殖繁衍生息，這種方式最初出現在最小、最簡(jiǎn)單的生物體身上?？茖W(xué)家認為，對于脊椎動(dòng)物這樣更高級的動(dòng)物而言，無(wú)性繁殖是它們在不利情況下，所做的最后努力。這或許解釋了為什么很多沙漠物種和島嶼物種會(huì )進(jìn)行單性生殖。大多數通過(guò)單性生殖繁衍生息的動(dòng)物是小型無(wú)脊椎動(dòng)物，比如蜂類(lèi)、黃蜂、螞蟻和蚜蟲(chóng)；它們可以在有性繁殖和無(wú)性繁殖之間切換?？茖W(xué)家在80多種脊椎動(dòng)物身上也觀(guān)察到了單性生殖現象，其中約半數是魚(yú)或蜥蜴，而在鯊魚(yú)、蛇和大型蜥蜴等復雜的脊椎動(dòng)物中，則很罕見(jiàn)。這也就是為什么文章開(kāi)頭提到的利奧妮和其他動(dòng)物讓科學(xué)家倍感困惑。由于很難追蹤野生動(dòng)物單性生殖的頻率，很多第一次無(wú)性繁殖的動(dòng)物都生活在人類(lèi)飼養的環(huán)境中。對于脊椎動(dòng)物來(lái)說(shuō)，無(wú)論是野生還是圈養，這種單性生殖都屬于異常條件引發(fā)的罕見(jiàn)現象。目前還沒(méi)有發(fā)現哺乳動(dòng)物以這種方式繁殖，因為與較簡(jiǎn)單的生物體不同，哺乳動(dòng)物依靠的是基因組印記過(guò)程：這就像分子印記，會(huì )標記出哪些基因來(lái)自母體，哪些來(lái)自父體。在人類(lèi)這樣的哺乳動(dòng)物身上，某些基因的開(kāi)啟或關(guān)閉取決于父母。如果只有一個(gè)親本，那么一些基因可能無(wú)法完全激活，后代無(wú)法生育。然而，科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗室里完成了誘導多種哺乳動(dòng)物單性生殖，包括兔子。獨自生存策略在一些非常罕見(jiàn)的情況下，動(dòng)物僅通過(guò)單性生殖進(jìn)行繁殖。沙原鞭尾蜥就是其中之一，它們全都是雌性。在某些昆蟲(chóng)、蠑螈和扁蟲(chóng)身上，精子的存在會(huì )觸發(fā)單性生殖：精子細胞進(jìn)入卵子，但后來(lái)退化，只留下母體染色體。在這種情況下，精子只起到了刺激卵子發(fā)育的作用，沒(méi)有參與遺傳。無(wú)性繁殖能力可以讓動(dòng)物不用花費精力尋找配偶，直接把基因傳給下一代，從而幫助物種在惡劣的環(huán)境中延續下去。如果科莫多巨蜥來(lái)到一個(gè)不適合生活的島嶼，它就會(huì )通過(guò)單性生殖，獨自繁衍后代。然而由于島上的每個(gè)個(gè)體的基因相同，科莫多巨蜥母女們與基因不同的種群相比，更容易受到疾病和環(huán)境變化的影響。例如，在新墨西哥州的部分地區，一些雌性鞭尾蜥的基因特征幾乎完全相同。（譯者：Sky 4）