如果说有一天,人类不再需要异性交配, 同性就可以生孩子, 你敢想象这样的世界会变成什么样吗?
不用男人也能生殖
还记得小时候看的【西游记】中,女儿国那一段吗?成年女人还必须得喝水才能怀孕。现实中,一些动物连这一步都不需要,成年后雌性就能进行排卵生育后代。
单性生殖的方式 ,又叫童贞生殖, 顾名思义雌雄之间无需进行交配,雌性就能完成生殖。 因为在自然界中本身就存在这种奇特的现象, 所以这种模式又叫「孤雌生殖」。
动物学家研究发现,远在澳大利亚的沙漠腹地,当地生活的一种蜥蜴全部是雌性而没有雄性。它们本身也是通过排卵来生育的,但 排出来的卵子根本不用受精。
卵子经过一段时间就能分裂,而后就能生出下一代蜥蜴,不过新一代依旧是雌性而没有雄性。以此延续下来,该蜥蜴种群就没有雄性了。
还能进行「女同」性行为
不光澳大利亚的蜥蜴有孤雌生殖的特性,在美洲,一种叫新墨西哥鞭尾蜥的物种,同样也保持着孤雌生殖的特色。
更奇特的地方在于, 每当生殖季节来临,这些蜥蜴不但会排卵,而且两只蜥蜴之间还会进行「女同的性行为」。
其中,已经产过卵的蜥蜴会化身雄性,然后配合还未产卵的蜥蜴进行「产前运动」。虽然蜥蜴 并没有在真正进行交配 ,但是这种相互配合的模式,能够诱使蜥蜴顺利的排卵。
更有意思的行为,发生在一种叫亚马逊莫莉鱼的身上。它们的种群同样属于清一色的雌性,排卵并不存在受精行为,但是在生殖季节,莫莉鱼却会跟相近的一种鱼完成交配。
然后重点来了,与之交配雄鱼, 精子并不会跟莫莉鱼的卵子结合。 接下来,精子的作用只是诱使卵细胞分裂从而完成后代的繁育。
单性生殖的机制是什么
以往,科学家认为孤雌生殖只出现在极端的情况下。比如人工杂交培育出来的骡子无法生育,骡子要想延续后代,或许通过孤雌生殖就是一种方式。
当然,骡子本身不能进行真正的孤雌生殖,而且 所有哺乳动物都无法完成孤雌生殖 。已知的孤雌生殖,只发生在两栖类、爬行类以及鸟类的群体中,这些群体都属于卵生。
科学家推测,人为隔离或者压力等因素,可能会促使物种进行孤雌生殖。然而经过多年的研究发现,有些动物即便存在有雄性的情况下,也会进行孤雌生殖。背后的原因是什么,目前还没有找到答案。
从繁殖生育的角度看,动物要完成生育, 需要精细胞和卵细胞的配合才行 ,两者所携带的是遗传信息的一半。只有精子和卵子结合形成受精卵,接下来才会分裂形成胚胎,而后便是怀孕和繁育。
孤雌生殖则完全打破了这种特性,不进行生殖结合, 雌性所排的卵子就能自行分裂生长, 这个过程有点类似于克隆。不过这种模式下,由于携带分裂形成的遗传信息不配套,所以 生育而成的后代基本都是雌性。
而且,这种机制的背后,也存在一个相当严重的问题,即由于 生殖像是克隆完成的 ,上一代的基因如果存在什么缺陷,也会顺利复制给下一代。如果遇到什么更严重的基因问题,就可能让种群全军覆没。
为了改变基因遗传不配套的问题,像鞭尾蜥在进行孤雌生殖的时候,又进化出了另一套机制。
每次生育, 鞭尾蜥会让自己的卵细胞复制两次。 因为经过两次的复制,接下来就会进行两次分裂。这样一来,卵子本身的染色体既能跟母体保持一样,同时又因为分裂了两次,经过组合也发生了变化。
按照这种生殖机制,虽然产生的后代还是雌性,但下一代的模样和基因还是跟母亲不一样了,进而也就能保证遗传的多样性了。
那么关键的问题就来了,为什么 孤雌生殖只发生在卵生动物, 而不会发生在哺乳动物身上呢?
有一种基因在发生作用
简单来理解,孤雌生殖只发生在卵生动物的身上,是因为它们相对低能。而相对高能的哺乳动物 ,则是由于体内的一种特殊基因在起着至关重要的作用。
这种作用的机制,就是要确保哺乳动物在生育的时候,必须得进行雌雄基因的结合。科学家将这种基因称之为 印记基因 。
之所以哺乳动物会演化出这种机制,在科学家看来,是因为哺乳动物是通过 体内受孕而生育的 ,这种模式通常形成的 胚胎数量少 ,即便有双胞胎或者多胞胎,也无法像卵生动物那么多。
此外,母体受孕过程,还面临着胎儿死亡、难产等多种风险,所以为了保证基因能够顺利延续,就必须得确保 胚胎的生成更优化和更强壮。
而要想达成这一目标,单性生殖或者说孤雌生殖,肯定就无法保证该需求。因为一旦 哺乳动物也会进行单性生殖,种群基因的多样性就不存在 了。大量的动物在经过代际演化后,后代就会退化甚至灭绝。
所以为了保证这种情况不会出现, 哺乳动物的体内就演化出了印记基因。 它可以确保单性生殖不会出现,也能保证只有双性生殖才能完成后代的延续。
既然科学家已经找到了基因密码,那能否改变哺乳动物的生殖模式呢?
一个神经病母老鼠
2004年,日本的研究人员率先动手,在老鼠的身上做实验。科研人员通过 电击 的方式, 清除了老鼠体内的印记基因。
具体的办法是,电击母老鼠的卵细胞,这样可以抑制细胞的周期蛋白产生,之后 卵细胞在不受精的情况下就能进行分裂。
参与实验的是两个母老鼠,通过 457次 的电击,老鼠的卵细胞顺利结合在了一起,而后开始了分裂生殖过程。此后,终于成功生产出了一个母老鼠,科研人员给它起名叫「辉夜姬」。
由于第一次实验的成功,2009年,美国北卡罗莱纳大学的研究人员,就想用类似的方式在猪身上做实验。
通过电击,让母猪的卵细胞只进行了一次分裂,之后再将卵细胞植入母猪体内。前期的实验比较顺利,然而卵细胞后来在母猪的子宫内只发育了一个月就死了。
日本之前的实验虽然成功了 ,但那只叫辉夜姬的老鼠明显不正常。它不但生长迟缓,而且神经明显也存在问题。 这就意味着,虽然通过实验创造出了一个活物,但它也仅仅只是「活物」。
于是,我国科研人员的实验又开启了。
孤雌生殖和孤雄生殖
国内进行的相关研究,不但是针对 孤雌生殖 的,而且还想进一步验证 孤雄生殖 ,即两个雄性在一起是否能完成生殖。
首先是孤雌生殖,由于此前日本的实验诞生了神经病老鼠,那说明在基因的改造中,肯定是少做或者多做了什么。
在开始实验的时候,先是 删除了两个常规的基因 ,而后 又删除了另外三个基因 。经过实验,孤雌生殖顺利诞生了老鼠,而且看起来一切正常。
然而在另一组的孤雄生殖实验中,由于此前没有过雄雄生殖的案例,科研人员只能摸索进行。在基因改造的过程中,他们删除了那些跟疾病密切相关的基因。
改造之后将其植入代孕母老鼠的体内,接下来的过程一切顺利,孤雄生殖的老鼠也诞生了。 不过仅仅过了两天,这只老鼠就死了。
通过对比实验不难看出, 孤雌生殖的成功几率相对高一些,孤雄生殖的几率则很低,前者的成功率最高可达到20%,后者的成功率却只有2%。
这就意味着,人为的基因改造,确实能够帮助完成单性生殖,但不可避免的情况是, 基因的改造技术目前还极其的不成熟, 谁也无法保证成活率,更无法保证生出来的后代究竟会是什么东西。
为什么要研究单性生殖
生殖伴随着性,这是千百年来的生命传承形式。而科学家就想得到一个最基本的答案,我们人类为什么要有性,不通过性,是否能够完成生育和繁衍后代。
很显然,此前的实验虽然相对成功,但从实验真要落到实处还有很长的距离。因为理论上验证的结果,不一定能够在现实中达成。
当然, 除了生育之外,科学家也想通过对基因的改造,看看能否完成对一些遗传类疾病的根除。比如代谢类疾病和精神类疾病 ,如果也能通过基因的删除来确保后代的健康,研究本身在未来就能发挥很大的作用。
回到单性生殖的问题上来,很多同性恋群体,期望这种方式能从实验走进现实,进而完成和爱人拥有后代的梦想。
可就目前的趋势来看,人虽然也是哺乳动物,但毕竟和老鼠还是不一样的。也因此,实验只是实验,未来相关的探索还有很长的路。
结语
从生命演化的机制来看,不管是哪种情况,既然是存在的,那就说明这是经过 无数次的试错而达成的结果。
科研人员的实验只进行了一两次,而大自然让生命得以延续,相关的基因拣选改造,可是持续了数亿年了。
也正因为如此,双性生殖的本身,就是生命在自然演化中形成的机制。就目前的情况看,这套机制还要存在很久,不会轻易就被人类打破。
参考资料:
【两个爸爸也能生孩子?中国科学家首次实现哺乳动物的孤雄生殖】 中国科学报 2018年10月16日