科学家记录全球首例鳄鱼孤雌生殖案例，专家：孤雌生殖并非无性繁殖

最近，美国弗吉尼亚理工大学的科学家记录了首例鳄鱼孤雌生殖案例：在哥斯达黎加的一个动物园中，一条独居16年的雌性鳄鱼——美洲窄吻鳄突然产下14枚蛋。科学家筛选出7枚有机会孵化的卵进行了人工孵化，最后得到一个完全成形的鳄鱼后代，不过这只唯一孵化的鳄鱼没能存活下来。相关研究成果发表于《生物学快报》。

科研人员解剖了这只死于足月的雌性鳄鱼宝宝，并对其进行了全基因组测序，结果惊奇地发现，它与母亲在基因上有99.9%以上是相同的。这也意味着，这个鳄鱼宝宝确定属于孤雌生殖。

“孤雌生殖也叫单性生殖，是在没有雄性遗传贡献的情形下仅由雌性产生完整子代的生殖方式。这种现象极其少见，先前已在蜥蜴和蛇类动物中出现，这是爬行动物又一进化支系存在孤雌生殖的证据。”安徽师范大学生命科学学院教授聂刘旺告诉科普时报记者。

属于有性繁殖范畴

聂刘旺表示，虽然孤雌生殖可以告别“恋爱的烦恼”，但并不属于无性生殖。无性生殖是指不需要精子和卵子结合的一种繁殖方式，而孤雌生殖是指只需要卵子而不需要精子的一种特殊繁殖方式。

“虽然孤雌生殖没有雌、雄个体交配的过程，但是通常情况下，这些生物的早期起源是经过了有性生殖的杂交。由于杂交破坏了正常减数分裂的进程，使得卵的发育不得不选择另一种方式，通过孤雌生殖使种群得以延续。”聂刘旺进一步解释，无性生殖也就是常说的克隆，比如水螅、水母等，它们可以通过分裂、出芽、断裂等方式来产生新的个体，其后代的遗传物质与亲本完全相同。

孤雌生殖是如何实现的

在有性生殖过程中，卵细胞和精细胞都提供了创造生物体所需的一半遗传信息。一个初级卵母细胞经过减数第一次分裂，产生一个次级卵母细胞和一个第一极体；次级卵母细胞经过减数第二次分裂，产生一个卵细胞和一个第二极体，第一极体经过减数第二次分裂再产生两个极体。因此，一个卵母细胞最终会产生一个成熟的单倍体卵细胞（即卵子）和三个极体。

“在孤雌生殖中，有些动物找到了独特的方式来填补通常由精细胞提供的基因。”聂刘旺说，孤雌生殖的物种有两种机制：末端自融合机制和核内有丝分裂机制。前者是指成熟的单倍体卵细胞与第二极体融合，从而形成基因几乎纯合的后代，因此是母本的半“克隆”；而核内有丝分裂机制指的是卵母细胞在减数分裂前，再进行一次基因组加倍，进而在2次连续的减数分裂过程中，产生一个二倍体基因组细胞。核内复制的结果，是后代的基因型和母本高度一致，是全“克隆”。

孤雌生殖代表进化的末路？

有性生殖是脊椎动物主要的繁殖方式，可以使基因组发生重组，让后代拥有更多的异质基因以及多样的遗传信息，增加物种的遗传多样性，提升物种适应多变环境的能力。

“孤雌生殖有着显而易见的劣势——缺乏遗传物质的重组，无法修复存在缺陷的DNA，无法净化有害突变，使得有害突变在基因池中积累，无法适应多变的环境，从而使得物种很快灭亡。因此，有很多研究者认为孤雌生殖是进化的末路、进化的死角。”聂刘旺说。

在过去的20年里，脊椎动物孤雌生殖的研究文献有着惊人的增长。究其原因，聂刘旺认为，一方面是科学家对这一现象本质的认识更加深入；另一方面得益于分子遗传学、基因组学和生物信息学分析技术的快速发展。

如今，科研人员已在100余种脊椎动物中发现孤雌生殖或其变异型的存在，包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类，说明孤雌生殖现象是广泛存在的。“分子生物学研究表明，孤雌生殖的后代可以通过快速的突变、再形成多倍体等方式提升其适应能力，保持物种的延续。有些物种还可以通过转变为有性生殖的方式，进一步繁殖后代。因此，孤雌生殖在进化上是有一定意义的。”聂刘旺说。