如果說有一天,人類不再需要異性交配, 同性就可以生孩子, 你敢想象這樣的世界會變成什麽樣嗎?
不用男人也能生殖
還記得小時候看的【西遊記】中,女兒國那一段嗎?成年女人還必須得喝水才能懷孕。現實中,一些動物連這一步都不需要,成年後雌性就能進行排卵生育後代。
單性生殖的方式 ,又叫童貞生殖, 顧名思義雌雄之間無需進行交配,雌性就能完成生殖。 因為在自然界中本身就存在這種奇特的現象, 所以這種模式又叫「孤雌生殖」。
動物學家研究發現,遠在澳洲的沙漠腹地,當地生活的一種蜥蜴全部是雌性而沒有雄性。它們本身也是透過排卵來生育的,但 排出來的卵子根本不用受精。
卵子經過一段時間就能分裂,而後就能生出下一代蜥蜴,不過新一代依舊是雌性而沒有雄性。以此延續下來,該蜥蜴族群就沒有雄性了。
還能進行「女同」性行為
不光澳洲的蜥蜴有孤雌生殖的特性,在美洲,一種叫新墨西哥鞭尾蜥的物種,同樣也保持著孤雌生殖的特色。
更奇特的地方在於, 每當生殖季節來臨,這些蜥蜴不但會排卵,而且兩只蜥蜴之間還會進行「女同的性行為」。
其中,已經產過卵的蜥蜴會化身雄性,然後配合還未產卵的蜥蜴進行「產前運動」。雖然蜥蜴 並沒有在真正進行交配 ,但是這種相互配合的模式,能夠誘使蜥蜴順利的排卵。
更有意思的行為,發生在一種叫亞馬遜莫莉魚的身上。它們的族群同樣屬於清一色的雌性,排卵並不存在受精行為,但是在生殖季節,莫莉魚卻會跟相近的一種魚完成交配。
然後重點來了,與之交配雄魚, 精子並不會跟莫莉魚的卵子結合。 接下來,精子的作用只是誘使卵細胞分裂從而完成後代的繁育。
單性生殖的機制是什麽
以往,科學家認為孤雌生殖只出現在極端的情況下。比如人工雜交培育出來的騾子無法生育,騾子要想延續後代,或許透過孤雌生殖就是一種方式。
當然,騾子本身不能進行真正的孤雌生殖,而且 所有哺乳動物都無法完成孤雌生殖 。已知的孤雌生殖,只發生在兩棲類、爬行類以及鳥類的群體中,這些群體都屬於卵生。
科學家推測,人為隔離或者壓力等因素,可能會促使物種進行孤雌生殖。然而經過多年的研究發現,有些動物即便存在有雄性的情況下,也會進行孤雌生殖。背後的原因是什麽,目前還沒有找到答案。
從繁殖生育的角度看,動物要完成生育, 需要精細胞和卵細胞的配合才行 ,兩者所攜帶的是遺傳資訊的一半。只有精子和卵子結合形成受精卵,接下來才會分裂形成胚胎,而後便是懷孕和繁育。
孤雌生殖則完全打破了這種特性,不進行生殖結合, 雌性所排的卵子就能自行分裂生長, 這個過程有點類似於複制。不過這種模式下,由於攜帶分裂形成的遺傳資訊不配套,所以 生育而成的後代基本都是雌性。
而且,這種機制的背後,也存在一個相當嚴重的問題,即由於 生殖像是複制完成的 ,上一代的基因如果存在什麽缺陷,也會順利復制給下一代。如果遇到什麽更嚴重的基因問題,就可能讓族群全軍覆沒。
為了改變基因遺傳不配套的問題,像鞭尾蜥在進行孤雌生殖的時候,又前進演化出了另一套機制。
每次生育, 鞭尾蜥會讓自己的卵細胞復制兩次。 因為經過兩次的復制,接下來就會進行兩次分裂。這樣一來,卵子本身的染色體既能跟母體保持一樣,同時又因為分裂了兩次,經過組合也發生了變化。
按照這種生殖機制,雖然產生的後代還是雌性,但下一代的模樣和基因還是跟母親不一樣了,進而也就能保證遺傳的多樣性了。
那麽關鍵的問題就來了,為什麽 孤雌生殖只發生在卵生動物, 而不會發生在哺乳動物身上呢?
有一種基因在發生作用
簡單來理解,孤雌生殖只發生在卵生動物的身上,是因為它們相對低能。而相對高能的哺乳動物 ,則是由於體內的一種特殊基因在起著至關重要的作用。
這種作用的機制,就是要確保哺乳動物在生育的時候,必須得進行雌雄基因的結合。科學家將這種基因稱之為 銘印基因 。
之所以哺乳動物會演化出這種機制,在科學家看來,是因為哺乳動物是透過 體內受孕而生育的 ,這種模式通常形成的 胚胎數量少 ,即便有雙胞胎或者多胞胎,也無法像卵生動物那麽多。
此外,母體受孕過程,還面臨著胎兒死亡、難產等多種風險,所以為了保證基因能夠順利延續,就必須得確保 胚胎的生成更最佳化和更強壯。
而要想達成這一目標,單性生殖或者說孤雌生殖,肯定就無法保證該需求。因為一旦 哺乳動物也會進行單性生殖,族群基因的多樣性就不存在 了。大量的動物在經過代際演化後,後代就會退化甚至滅絕。
所以為了保證這種情況不會出現, 哺乳動物的體內就演化出了銘印基因。 它可以確保單性生殖不會出現,也能保證只有雙性生殖才能完成後代的延續。
既然科學家已經找到了基因密碼,那能否改變哺乳動物的生殖模式呢?
一個神經病母老鼠
2004年,日本的研究人員率先動手,在老鼠的身上做實驗。科研人員透過 電擊 的方式, 清除了老鼠體內的銘印基因。
具體的辦法是,電擊母老鼠的卵細胞,這樣可以抑制細胞的週期素產生,之後 卵細胞在不受精的情況下就能進行分裂。
參與實驗的是兩個母老鼠,透過 457次 的電擊,老鼠的卵細胞順利結合在了一起,而後開始了分裂生殖過程。此後,終於成功生產出了一個母老鼠,科研人員給它起名叫「輝夜姬」。
由於第一次實驗的成功,2009年,美國北卡羅萊納大學的研究人員,就想用類似的方式在豬身上做實驗。
透過電擊,讓母豬的卵細胞只進行了一次分裂,之後再將卵細胞植入母豬體內。前期的實驗比較順利,然而卵細胞後來在母豬的子宮內只發育了一個月就死了。
日本之前的實驗雖然成功了 ,但那只叫輝夜姬的老鼠明顯不正常。它不但生長遲緩,而且神經明顯也存在問題。 這就意味著,雖然透過實驗創造出了一個活物,但它也僅僅只是「活物」。
於是,中國科研人員的實驗又開啟了。
孤雌生殖和孤雄生殖
國內進行的相關研究,不但是針對 孤雌生殖 的,而且還想進一步驗證 孤雄生殖 ,即兩個雄性在一起是否能完成生殖。
首先是孤雌生殖,由於此前日本的實驗誕生了神經病老鼠,那說明在基因的改造中,肯定是少做或者多做了什麽。
在開始實驗的時候,先是 刪除了兩個常規的基因 ,而後 又刪除了另外三個基因 。經過實驗,孤雌生殖順利誕生了老鼠,而且看起來一切正常。
然而在另一組的孤雄生殖實驗中,由於此前沒有過雄雄生殖的案例,科研人員只能摸索進行。在基因改造的過程中,他們刪除了那些跟疾病密切相關的基因。
改造之後將其植入代孕母老鼠的體內,接下來的過程一切順利,孤雄生殖的老鼠也誕生了。 不過僅僅過了兩天,這只老鼠就死了。
透過對比實驗不難看出, 孤雌生殖的成功機率相對高一些,孤雄生殖的機率則很低,前者的成功率最高可達到20%,後者的成功率卻只有2%。
這就意味著,人為的基因改造,確實能夠幫助完成單性生殖,但不可避免的情況是, 基因的改造技術目前還極其的不成熟, 誰也無法保證成活率,更無法保證生出來的後代究竟會是什麽東西。
為什麽要研究單性生殖
生殖伴隨著性,這是千百年來的生命傳承形式。而科學家就想得到一個最基本的答案,我們人類為什麽要有性,不透過性,是否能夠完成生育和繁衍後代。
很顯然,此前的實驗雖然相對成功,但從實驗真要落到實處還有很長的距離。因為理論上驗證的結果,不一定能夠在現實中達成。
當然, 除了生育之外,科學家也想透過對基因的改造,看看能否完成對一些遺傳類疾病的根除。比如代謝類疾病和精神類疾病 ,如果也能透過基因的刪除來確保後代的健康,研究本身在未來就能發揮很大的作用。
回到單性生殖的問題上來,很多同性戀群體,期望這種方式能從實驗走進現實,進而完成和愛人擁有後代的夢想。
可就目前的趨勢來看,人雖然也是哺乳動物,但畢竟和老鼠還是不一樣的。也因此,實驗只是實驗,未來相關的探索還有很長的路。
結語
從生命演化的機制來看,不管是哪種情況,既然是存在的,那就說明這是經過 無數次的試錯而達成的結果。
科研人員的實驗只進行了一兩次,而大自然讓生命得以延續,相關的基因揀選改造,可是持續了數億年了。
也正因為如此,雙性生殖的本身,就是生命在自然演化中形成的機制。就目前的情況看,這套機制還要存在很久,不會輕易就被人類打破。
參考資料:
【兩個爸爸也能生孩子?中國科學家首次實作哺乳動物的孤雄生殖】 中國科學報 2018年10月16日