撰文：CORRYN WETZEL
絕大多數(shù)動物都需要交配才能繁殖，但有那么一小群“異類”卻能不經(jīng)過交配，就做到這一點。
這個過程被稱為單性生殖，從蜜蜂到響尾蛇都能進行所謂的“孤雌生殖”。
這種情況會讓動物飼養(yǎng)員倍感震驚。例如，一只名叫“利奧妮”（Leonie）的豹紋鯊與另外三只雌性鯊魚一起生活在澳大利亞的珊瑚礁水族館；2016年，利奧妮孵化出了三條小鯊魚，震驚了飼養(yǎng)員。
幾年前，在路易斯維爾動物園，網(wǎng)紋蟒蛇“塞爾瑪”（Thelma）產(chǎn)下6個蛋并孵化成了健康的小蛇，然而它身邊并沒有雄性蟒蛇。2016年，在英國切斯特動物園，同樣的事情也發(fā)生在科莫多巨蜥“弗羅拉”（Flora）身上，令飼養(yǎng)員困惑不已。
單性生殖（parthenogenesis）來自兩個希臘詞根，字面意思是“處女生產(chǎn)”。
背后的原理
有性繁殖包含兩個組成部分：卵細胞和精子細胞。雙方各提供一半必須的遺傳信息，創(chuàng)造生物體。但在單性生殖過程中，身體找到了一種特別的方式，填補通常由精子提供的基因空缺。
卵巢通過減數(shù)分裂產(chǎn)生卵子；這是一個復(fù)雜的過程，細胞復(fù)制、重組、分離。這些卵子中只包含了母體一半的染色體，每條染色體只有單個副本。（這些被稱為單倍體細胞，有兩個染色體副本的細胞被稱為二倍體細胞。）
減數(shù)分裂過程中，還會產(chǎn)生副產(chǎn)品，一種小型細胞：極體，不同于受精卵。自體受精是單性生殖的一種形式，動物可以把極體和卵子結(jié)合起來，孕育后代。科學(xué)家已經(jīng)在鯊魚身上記錄到了這一過程，稍微重組母體的基因，誕下與母體相似的后代，但不等于完全克隆。
在另一種單性生殖形式：無融合生殖中，生殖細胞通過有絲分裂進行復(fù)制，即細胞復(fù)制產(chǎn)生兩個二倍體細胞，有點像基因復(fù)制粘貼。由于這些細胞沒有經(jīng)過會導(dǎo)致基因混亂的減數(shù)分裂，所以這樣產(chǎn)生的后代是親本的克隆體，基因完全相同。這種形式的單性生殖在植物中更常見。
對于大多數(shù)選擇第一種方式繁殖的生物來說，通過自體受精，后代通常會從母體獲得兩條X染色體。兩條X染色體是基本的與性別有關(guān)的基因庫，只能孕育出雌性后代。
但少數(shù)情況下，蚜蟲等動物也會產(chǎn)生與母體基因相同的雄性后代，不過缺少第二個X染色體。這些雄性通常具有生殖能力，但因為只能產(chǎn)生帶有X染色體的精子，所有后代將會是雌性。
大大小小的生物
幾百萬年里，動物通過單性生殖繁衍生息，這種方式最初出現(xiàn)在最小、最簡單的生物體身上?？茖W(xué)家認為，對于脊椎動物這樣更高級的動物而言，無性繁殖是它們在不利情況下，所做的最后努力。這或許解釋了為什么很多沙漠物種和島嶼物種會進行單性生殖。
大多數(shù)通過單性生殖繁衍生息的動物是小型無脊椎動物，比如蜂類、黃蜂、螞蟻和蚜蟲；它們可以在有性繁殖和無性繁殖之間切換。
科學(xué)家在80多種脊椎動物身上也觀察到了單性生殖現(xiàn)象，其中約半數(shù)是魚或蜥蜴，而在鯊魚、蛇和大型蜥蜴等復(fù)雜的脊椎動物中，則很罕見。這也就是為什么文章開頭提到的利奧妮和其他動物讓科學(xué)家倍感困惑。
由于很難追蹤野生動物單性生殖的頻率，很多“第一次”無性繁殖的動物都生活在人類飼養(yǎng)的環(huán)境中。對于脊椎動物來說，無論是野生還是圈養(yǎng)，這種“單性生殖”都屬于異常條件引發(fā)的罕見現(xiàn)象。
目前還沒有發(fā)現(xiàn)哺乳動物以這種方式繁殖，因為與較簡單的生物體不同，哺乳動物依靠的是基因組印記過程：這就像分子印記，會標記出哪些基因來自母體，哪些來自父體。在人類這樣的哺乳動物身上，某些基因的開啟或關(guān)閉取決于父母。如果只有一個親本，那么一些基因可能無法完全激活，后代無法生育。
然而，科學(xué)家已經(jīng)在實驗室里完成了誘導(dǎo)多種哺乳動物單性生殖，包括兔子。
獨自生存策略
在一些非常罕見的情況下，動物僅通過單性生殖進行繁殖。沙原鞭尾蜥就是其中之一，它們?nèi)际谴菩浴?/p>
在某些昆蟲、蠑螈和扁蟲身上，精子的存在會觸發(fā)單性生殖：精子細胞進入卵子，但后來退化，只留下母體染色體。在這種情況下，精子只起到了刺激卵子發(fā)育的作用，沒有參與遺傳。
無性繁殖能力可以讓動物不用花費精力尋找配偶，直接把基因傳給下一代，從而幫助物種在惡劣的環(huán)境中延續(xù)下去。如果科莫多巨蜥來到一個不適合生活的島嶼，它就會通過單性生殖，獨自繁衍后代。
然而由于島上的每個個體的基因相同，科莫多巨蜥母女們與基因不同的種群相比，更容易受到疾病和環(huán)境變化的影響。例如，在新墨西哥州的部分地區(qū)，一些雌性鞭尾蜥的基因特征幾乎完全相同。
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