奇聞異事:科莫多巨蜥表明“處女分娩”是可能的

英國兩家動物園中幾隻雄性科莫多巨蜥的處女分娩可能提供了一種解釋,說明為什麼耶穌不是瑪麗的克隆

印度尼西亞的巨蜥無需雄性伴侶的幫助即可繁殖。上週,研究人員在《自然》雜誌上報告說,歐洲僅有的兩條性成熟的雌性科莫多巨蜥在沒有雄性授精的情況下產下了可存活的卵。一條名叫弗洛拉的科莫多巨蜥生活在英國切斯特動物園,從未與雄性一起飼養;但幾個月前,她產下了 11 枚卵,其中 8 枚似乎發育正常,最早可能在 1 月份孵化。今年早些時候,倫敦動物園一條現已去世的雌性巨蜥名叫松蓋,產下了 22 枚卵,其中 4 枚孵化出正常的雄性巨蜥——儘管松蓋兩年半沒有約會了。

一些爬行動物可以將精子儲存數年,因此最初研究人員認為松蓋的卵有一個父親。但基因分析排除了這種可能性,除非父親在基因上與她完全相同。(松蓋後來確實與雄性交配併產下了正常受精的卵,所以不要認為她是處女去世。)

這些“處女分娩”引起了人們的關注,因為這種無性繁殖方法,稱為孤雌生殖,在脊椎動物中很少見:只有大約 70 種脊椎動物可以做到(約佔所有脊椎動物的 0.1%)。生物學家知道一些蜥蜴可以進行孤雌生殖,但儘管如此,在科莫多巨蜥中看到它仍然讓動物園管理員感到驚訝。


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儘管只有母親,但後代並不是克隆。那是因為未受精的卵只有母親一半的基因。精子應該提供另一半。在孤雌生殖中,母親的一半染色體加倍以產生完整的染色體。因此,後代的所有基因都來自母親,但它們不是她的基因組的副本。

科莫多的性別決定也有一個奇怪的轉折。雖然我們認為雌性是 XX(即具有兩個 X 染色體)而雄性是 XY,但在這些巨型巨蜥中,情況恰恰相反。兩個相同的性染色體構成一隻雄性科莫多巨蜥,而兩個不同的性染色體構成一隻雌性。生物學家將科莫多的性染色體標記為 W 和 Z,因此 ZZ 構成雄性,WZ 構成雌性。鳥類、一些昆蟲和少數其他蜥蜴物種也依賴這種性別決定系統。(一些爬行動物——尤其是鱷魚和海龜——的胚胎沒有任何性染色體;相反,孵化溫度決定了它們的性別。)

在科莫多雌性中,每個卵包含 W 或 Z。因此,孤雌生殖導致胚胎要麼是 WW,要麼是 ZZ。由 WW 材料組成的卵是不可存活的並會死亡(就像 YY 不是可存活的組合一樣);相反,ZZ 可以起作用。因此,所有科莫多幼崽過去是並且將來也都是雄性 (ZZ)。

顯然,在這些科莫多的案例中,卵基因的加倍發生在本質上是另一個卵而不是精子完成了受精工作時。卵子發生,即製造卵細胞的生物學過程,通常還會產生極體——一種迷你卵子,包含卵 DNA 的重複副本。通常,這個極體會萎縮並消失。然而,在科莫多的案例中,極體顯然充當了精子並將卵變成了胚胎。

有性生殖和孤雌生殖的能力可能源於科莫多巨蜥與世隔絕的自然棲息地,它生活在印度尼西亞群島的島嶼上。研究人員已經看到其他物種在被隔離時會採取孤雌生殖,例如亞速爾群島的豆娘。研究人員推測,這種能力可能使巨蜥能夠在雌性發現自己被暴風雨衝到鄰近的海岸時建立新的種群。

高中生物課本往往會忽略孤雌生殖,通常認為該過程很少見,而且主要侷限於小型無脊椎動物。但近年來,這種現象已經從幕後走向前臺,主要是作為科學工具。一些科學家希望利用這種現象來規避圍繞胚胎幹細胞研究的倫理問題。他們可以透過刺破未受精的人類卵子來欺騙它進行分裂,從而模擬精子的穿透。這種被欺騙的卵子會繼續分裂到 50 到 100 個細胞的囊胚階段,然後自然衰竭。

原則上,有可能保持該細胞分裂。2004 年,作為闡明受精卵如何發育的細節的一種手段,日本科學家進行了一些基因技巧,創造了一隻無父小鼠。這種發育過程可能不會發生在兩千年前的伯利恆小鎮——將“年輕女孩或女僕”誤譯為“處女”可以更好地解釋這個故事。但正如科莫多巨蜥驚人的孤雌生殖壯舉所表明的那樣,大自然有很多東西可以教我們如何在沒有伴侶的情況下生存。

Philip Yam is the managing editor of ScientificAmerican.com, responsible for the overall news content online. He began working at the magazine in 1989, first as a copyeditor and then as a features editor specializing in physics. He is the author of The Pathological Protein: Mad Cow, Chronic Wasting and Other Prion Diseases.

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