自然界中奇異的生殖方式：“孤雄生殖”的魚，借個卵子克隆自己

自然界中大部分動物都是有性繁殖的，這種生殖方式有利于基因交流并促進物種的進化。不過，有一些物種，比如蜜蜂和蚜蟲，它們未受精的卵子也能發(fā)育成個體，但是這種單性繁殖在雄性中卻十分罕見。近日，葡萄牙科學家在一種生活在creza河的稀有雜交魚種中發(fā)現(xiàn)了一只魚的基因組與它的父本相吻合。雖然這種沒有雌性遺傳信息參與的孤雄生殖會發(fā)生在一些非脊椎動物中，并且已經(jīng)在脊椎動物中能夠人為誘導，但5月24日發(fā)表在Royal Society Open Science上的這項研究首次描述了脊椎動物在自然環(huán)境下以這種方式進行繁殖。

魚中發(fā)現(xiàn)的“孤雄生殖”

葡萄牙里斯本大學研究生，本研究的共同作者Miguel Morgado-Santos說，“很驚訝，我還以為出了什么差錯，檢測的是父本的基因組?！钡钱斞芯咳藛T檢測魚的線粒體DNA（只能從母本繼承）時，發(fā)現(xiàn)它與父本不同。 “所以，這絕對是一個孤雄生殖的個體?！?/span>

“雖然孤雄生殖非常罕見，但有一些物種能夠做到這一點……有趣的是現(xiàn)在人們已經(jīng)在脊椎動物中發(fā)現(xiàn)了?！皭鄱”ご髮W大學的進化生物學家Laura Ross說，他沒有參與研究。

眾所周知，許多物種的雌性，包括一些脊椎動物，能夠在沒有雄性遺傳信息輸入的過程中繁衍，也就是所謂的孤雌生殖?！暗?，長期以來，生物學家認為雄性的克隆繁殖是不可能的，因為它們不能生育后代，” Ross說，“然而，現(xiàn)在已知有一些種類——比如某些類型的螞蟻和淡水蛤蜊，雄性能夠通過代孕母親來克隆自己?！?/span>

因為孤雄生殖的例子很少，現(xiàn)在仍然不清楚這一現(xiàn)象是如何發(fā)生的。但是，在一些物種中，雄性可能產(chǎn)生具有正常遺傳信息含量兩倍的精子（二倍體），并且卵子的遺傳信息在受精后被清除；或者，正常的精子（單倍體）能夠讓缺乏或消除基因組的卵子受精，然后雄性基因組再進行復制；還有一種可能是兩個精子可以共同讓不攜帶基因組的卵子受精。Morgado-Santos表示，魚類的孤雄生殖中是否發(fā)生了這些過程還不得而知。

異常的生殖方式可能與不同物種之間的雜交有關

Ross解釋說：“在很多情況下，這些奇怪的繁殖方式似乎是由兩個密切相關的物種在其進化史的某個時間點雜交而出現(xiàn)的，并且在這個繁殖過程中出了些問題。雜交常常導致染色體數(shù)量不匹配和后代的不育，所以這種奇怪的繁殖方式事實上提供了一種解決方法。

作為新研究的魚類——Squallus alburnoides，其實是一個名為Squalius pyrenaicus的魚種和現(xiàn)在已經(jīng)滅絕的Anaecypris hispanica品種之間天然雜交的結果。S. alburnoides的成員混合了二倍體，三倍體和四倍體，這意味著它們攜帶原始品種兩個基因組不同的組合和拷貝數(shù)，Morgado-Santos解釋道。他的同事一直在研究S. alburnoides的一個隔離群體，希望能夠弄清楚這些奇怪的魚繁殖的復雜性，結果偶然發(fā)現(xiàn)了一個雄性后代的基因組和父本一樣。

雖然這種例子十分罕見——所分析的261個樣本中只有一個。Morgado-Santos表示：“即使比例如此低，但這個過程對于雜交物種來說可能很重要。”——雜交品種中新物種的誕生。

洛桑大學研究生殖系統(tǒng)發(fā)展的Tanja Schwander說：“我們不知道這些奇怪的生殖系統(tǒng)如何演變……以及從正常的有性生殖過渡到這些不尋常的生殖系統(tǒng)的步驟。這些罕見的自發(fā)案例可能是一條線。或許這種情況會逐漸增加然后變成完全的孤雄生殖，這將遺傳上隔離雄性血統(tǒng)并創(chuàng)造一個新的物種?！?/span>

無性繁殖最終是一個物種的風險策略，因為它減少了變異，這或許能夠解釋自然界中孤雄生殖稀有性。 “從長遠來看，許多這些物種將滅絕，” Schwander說，但畢竟，“演化過程并不一定經(jīng)過深思熟慮?！?/span>