没有雄性参与,2只母秃鹰未受精就生蛋产崽,科学家:这并非好事
加州圣地亚哥野生动物保护协会报告,他们在监控中发现了两只加州秃鹰雌鸟未经受精就生蛋孵化了后代,随后他们调查了涵盖整个加州秃鹰物种的基因数据库,这两种鸟类的基因组中没有任何雄性秃鹰的DNA。没有雄性DNA参与,这也意味着这是人类发现的首例孤雌生殖的野生鸟类。
美国加州秃鹰是北美鸟类中体型最为庞大的一种,它的翅膀张开时宽达9至10英尺,一只成年秃鹰体重可达22磅,这种来自座山雕家族的秃鹰靠食用动物的尸体及腐肉生存,被称为自然界的清道夫,是生态系统中非常重要的一个物种。
什么是孤雌生殖
动物的生殖方式是多种多样的,但大体上可以归纳为无性的和有性的两大类別。孤雌生殖虽然沒有受精的过程,但它是由雌配子发生的,而且它与有性生殖 有許多相同之点,一般把它看作为有性生殖的一种类 型;而与另一类型的有性生殖一两性生殖——相对应。
两性生殖是动物界最普通的一种生殖方式。这种 方式是由亲体(雌雄同体或雌雄异体)产生雌性和雄性的配子,在卵和精子的发生过程中,一般要经过减数分裂而形成单倍的染色体,受精后,形成一个两倍体的合子。但是,有许多动物,受精过程次生性地消失了,卵细胞可不经受精而发育成为一个新个体,这就是孤雌生殖。孤雌生殖这种情况在爬行动物和鱼类中很少见,但并非闻所未闻,但是在哺乳动物中,却闻所未闻,而鸟类中,科学家也只记录过火鸡和鸡等家养鸟类的孤雌生殖,野生鸟类还是第一次。
加州秃鹰为什么会选择孤雌生殖
加州秃鹰选择孤雌生殖其实是为了种群自救,加州秃鹰如今已经陷入了濒临灭绝的境地,早在 10000-11000年前,这种加州秃鹰的足迹遍布北美区域。然而,随着大量欧洲移民的涌进, 这种珍贵的加州秃鹰数量急剧下降,许多地区已出现灭绝现象。
根据纪录,1940年,北美仅剩下大约有100只加州秃鹰。1967美国联邦将加州秃鹰列为濒临绝种的鸟类,那时候估计有50-60只野生加州秃鹰,而经历了多年的栖息地丧失、枪击、电力线碰撞和中毒(秃鹰特别容易受到铅的影响,铅会麻痹它们的消化系统)之后,1982年全世界只剩下22只加州秃鹰。这个时候,美国立法规定,在野生物种完全消失之前将其全部捕获。所有的加州秃鹰都被放在圣地亚哥野生动物园和洛杉矶动物繁殖中心进行人工饲养,然后放归野外,经过科学家几十年的努力,根据当年美国内政部加州秃鹰恢复计划12月发布的一份报告显示,截至2020年,共有504只加州秃鹰,其中329只是野生的。种群还是没有摆脱濒临灭绝的处境。
这和加州秃鹰的繁殖模式以及环境与栖息地的破坏有关,为了能够让种群得到延续,加州秃鹰才选择这样的方式。
为什么这不是一个好事情
但是这并不是一个好事情,自然界中,简单的生命体,例如病毒和细菌,采用简单的无性生殖方式;蜜蜂和蚂蚁则采用孤雌繁殖方式——只要有蜂后或蚁后,就能保证种群的繁衍,一些低等动物,比如一些种类的蜥蜴、蛙和鱼类,也有孤雌生殖现象。哺乳动物还有鸟类等绝大多数脊椎动物,则进化出了更高级的有性生殖方式。而为了保证这种生殖方式在竞争中处于不败之地,大自然还给精子和卵子加了不可替换、不可逆转的“锁”——印记基因。
因为有性繁殖孕育过程耗费大量资源,因此,每个后代都需要经历更严格的挑选。有性生殖不仅确保了基因组的稳定性,又能通过基因重组推动物种的进化。
而加州秃鹰选择孤雌生殖,虽然短期会增加种群的数量,但长期来看反而会让种群陷入灾难,首先,孤雌生殖会导致种群性别的失衡,因为通过孤雌生殖方式出生的加州秃鹰雏鸟将是雄性的。这是因为在这种类型的无性生殖过程中,只能形成两个配对的性染色体。鸟类和人类使用不同的性别决定染色体:人类使用XX(女性)或XY(男性)系统,而鸟类使用ZW(雌性)或ZZ(雄性)系统。当加州秃鹰妈妈让自己的卵受精时,产生的后代都有ZZ染色体(WW不是一个可行的配对)。
其次最严重的就是孤雌生殖会破坏加州秃鹰的种群多样性,尤其是如今加州秃鹰的种群数量本来就稀少,种群基因数据本来就有限。
保持种群基因的多样性非常重要,这也是为什么对来自每只加州秃鹰的DNA数据进行了编目,整理到数据库的原因,总共有1000多只加州秃鹰,将这些信息汇编到一个数据库中。
圣地亚哥动物园野生动物联盟保护遗传学副主任辛西娅·斯坦纳说:
“研究加州秃鹰的科学家经常对这些鸟类进行基因分析,以确定它们之间的关系,这使它们能够有效地繁殖,从而保持种群的遗传多样性。这种方法有助于防止近亲繁殖和遗传性疾病的发展,如营养不良,其特征是胚胎畸形和胚胎后期死亡。”
中国科学院动物研究所的王乐韵曾这样评价过孤雌生殖,对哺乳动物等原先采用有性繁殖的生物来说,选择孤雌生殖将对种群基因的多样性造成损失,丢失有利的突变,最终导致物种退化甚至灭绝。
圣地亚哥动物园野生动物联盟的科学家也表示:“当动物有性繁殖时,雌性和雄性对基因构成的贡献是相同的。但在这两只加州秃鹰中,我们在数据库中找不到任何雄性秃鹰的贡献,这是一个危险信号。”
这可能就是加州秃鹰的悲哀,在种群陷入灭绝的情况下,它们只能饮鸩止渴,如何才能让加州秃鹰摆脱这种境地,只有逐渐增加秃鹰种群的数量,才能使秃鹰们能够更好地繁殖,慢慢减少孤雌生殖的现象,最终让秃鹰种群得以更好延续发展。