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宇宙解碼
2022-06-19 20:41
發(fā)表于陜西
生老病死、繁殖后代幾乎是地球上每種生物都需要經(jīng)歷的過(guò)程,是它們生命當(dāng)中的一部分。在整個(gè)自然界當(dāng)中,生殖方式分為兩種:有性生殖和無(wú)性生殖,無(wú)性生殖主要存在于植物界和克隆技術(shù)。 對(duì)于大部分動(dòng)物來(lái)說(shuō),還是需要通過(guò)兩性生殖細(xì)胞精子和卵細(xì)胞的結(jié)合形成受精卵再發(fā)育成新個(gè)體,也就是說(shuō)一種生物想要生存繁衍下去,就必須有雌性和雄性。然而,有一種生物只有雌性,卻能夠繁衍生存,這究竟是什么生物呢?
單性鈍口螈 這種神奇的生物就是單性鈍頭螈。雖然科學(xué)家稱(chēng)它為單性鈍頭螈,但是這并不是它的正式命名。這主要是因?yàn)榭茖W(xué)家對(duì)其研究較少,所以至今仍未給其正式命名,出于方便稱(chēng)呼的目的暫時(shí)稱(chēng)其為單性鈍頭螈。 單性鈍頭螈屬于鈍頭螈屬,主要生活在北美洲,它們廣泛分布在北美大陸潮濕濕潤(rùn)的森林、沼澤當(dāng)中,成年個(gè)體多以陸地生存為主,穴居在各種洞穴當(dāng)中。當(dāng)前,整個(gè)鈍頭螈屬有31個(gè)品種,然而單性鈍頭螈卻是一種全新未命名的獨(dú)立品種。
單性鈍頭螈其實(shí)早在1934年就被科學(xué)家所發(fā)現(xiàn),它們廣泛分布在北美的五大湖流域,但是科學(xué)家對(duì)他們的研究并不是很深入,只是發(fā)現(xiàn)單性鈍頭螈全是雌性,所以科學(xué)家就暫時(shí)將其放在鈍頭螈屬下,暫時(shí)稱(chēng)之為單性鈍頭螈。 科學(xué)家最開(kāi)始認(rèn)為單性鈍頭螈只是一種普通鈍頭螈的生物變種,對(duì)它的劃分也比較模糊,有時(shí)將其當(dāng)作獨(dú)立物種,也有時(shí)將其劃入藍(lán)斑蠑螈、小嘴蠑螈、虎蠑螈、杰斐遜鈍口螈、溪邊蠑螈五種蠑螈,甚至有的科學(xué)家還認(rèn)為單性鈍頭螈是上述五種蠑螈雜交產(chǎn)生的新物種。
隨著科學(xué)家對(duì)于單性鈍頭螈研究的深入,他們運(yùn)用基因技術(shù)對(duì)于單性鈍頭螈進(jìn)行基因分析,結(jié)果令科學(xué)家們大吃一驚??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)單性鈍頭螈的基因非常復(fù)雜,它體內(nèi)的基因并不是來(lái)自單一蠑螈物種,有的基因來(lái)自河濱鈍口螈,有的基因來(lái)自藍(lán)點(diǎn)鈍口螈,還有的基因來(lái)自杰斐遜鈍口螈。 在一只單性鈍頭螈體內(nèi)發(fā)現(xiàn)多種基因,這就相當(dāng)于在一個(gè)正常人類(lèi)的基因當(dāng)中,既發(fā)現(xiàn)了他父母的基因,又發(fā)現(xiàn)了黑猩猩、大猩猩的基因,這簡(jiǎn)直就是顛覆了科學(xué)家們的原有的研究觀念,打破了生物學(xué)上的生殖隔離。
生殖隔離是大自然給生物所加的一個(gè)“緊箍咒”,它讓親緣相近的物種在自然條件下也無(wú)法進(jìn)行交配,即使進(jìn)行了交配也無(wú)法產(chǎn)生后代或者產(chǎn)生的后代也無(wú)法繼續(xù)繁殖生育,這是大自然的一種法則。就像老虎和獅子交配產(chǎn)生的獅虎獸,以及馬和驢交配產(chǎn)生的騾子,作為生殖隔離產(chǎn)生的后代都是不可育的。 顯然,單性鈍頭螈似乎打破了這一法則,加之科學(xué)家也從未在自然環(huán)境當(dāng)中發(fā)現(xiàn)藍(lán)斑蠑螈、小嘴蠑螈、虎蠑螈、杰斐遜鈍口螈、溪邊蠑螈這五種蠑螈發(fā)生過(guò)雜交。那么,單性鈍頭螈究竟是如何繁殖后代的呢?
單性鈍頭螈的繁殖方法 其實(shí),單性鈍頭螈并沒(méi)有打破了大自然的法則,作為大自然的一員就必須要遵守自然法則,只不過(guò)單性鈍頭螈繁殖后代的方式比較獨(dú)特——偷竊生殖。單性鈍頭螈的偷竊生殖就是直接將其他鈍頭螈的精子直接“偷竊”過(guò)來(lái),刺激自己體內(nèi)實(shí)現(xiàn)生育受孕,就可以完成產(chǎn)卵和體外孵化。
單性鈍頭螈能夠?qū)崿F(xiàn)偷竊生殖的原因主要還是與鈍頭螈的生殖方式有關(guān)。鈍頭螈作為兩棲類(lèi)生物,它們的生殖方式比較隨意且獨(dú)特。每當(dāng)春天來(lái)臨,雄性鈍頭螈達(dá)到繁殖期,五大湖當(dāng)中的虎蠑螈、藍(lán)斑蠑螈、杰斐遜鈍口螈等鈍頭螈,就會(huì)將自己體內(nèi)的精子以精子袋的形式釋放到湖水環(huán)境當(dāng)中,湖水環(huán)境當(dāng)中的各類(lèi)鈍頭螈精子數(shù)量數(shù)不勝數(shù)。 此時(shí),單性鈍頭螈就會(huì)將湖水中的精子袋塞進(jìn)自己的生殖器,刺激自己體內(nèi)卵細(xì)胞的生成,完成相應(yīng)的繁殖。
科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),單性鈍頭螈將精子“偷竊”進(jìn)入自己體內(nèi)后,一種情況只是將精子作為一種刺激,所繁殖生成的子代單性鈍頭螈當(dāng)中的遺傳物質(zhì)全部來(lái)自母體,并沒(méi)有整合精子的遺傳物質(zhì),這就是實(shí)現(xiàn)了所謂的孤雌生殖。 但是另一種情況就比較復(fù)雜了,所繁殖子代當(dāng)中的遺傳物質(zhì)既有雌性鈍頭螈,又有精子當(dāng)中的遺傳物質(zhì),這就意味著單性鈍頭螈實(shí)現(xiàn)了精子基因的截取和整合,那么單性鈍頭螈是如何實(shí)現(xiàn)這一生物學(xué)上的壯舉的呢?
所有子代的遺傳物質(zhì)大多需要將母體和父體的遺傳物質(zhì)進(jìn)行重新的分類(lèi)和整合,這是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程,一旦出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)小的整合失誤,就極有可能造成重大的身體殘缺或者疾病,比如代謝類(lèi)疾病和不孕癥。 然而,單性鈍頭螈卻采用了某種方式解決了這個(gè)難題,實(shí)現(xiàn)了遺傳物質(zhì)的控制,保證了遺傳過(guò)程不出現(xiàn)差錯(cuò)。
科學(xué)家們經(jīng)過(guò)相關(guān)研究漸漸地揭開(kāi)了這個(gè)遺傳物質(zhì)如何控制的謎底。這群只有雌性的單性鈍頭螈起源于240萬(wàn)到390萬(wàn)年前的一次大雜交。根據(jù)測(cè)算單性鈍頭螈的線粒體DNA,專(zhuān)家發(fā)現(xiàn)單性鈍頭螈和溪邊蠑螈是擁有同一個(gè)祖先,它們的共同祖先很大幾率為藍(lán)斑蠑螈。 這次大雜交事件讓單性蠑螈擁有了孤雌生殖和自我克隆的能力,這也就解釋了為什么單性鈍頭螈可以將其他蠑螈的基因片段進(jìn)行剪切,它們?cè)緭碛泄餐淖嫦龋诨蚱紊线€是存在一定的相似性。
偷竊生殖的優(yōu)劣 單性鈍頭螈所獲得的這種“偷竊生殖”的特性讓它們對(duì)于繁殖的要求越來(lái)越低,這也就加快它們的繁殖速度,這讓它們的種群速度在短時(shí)間內(nèi)迅速擴(kuò)大,專(zhuān)家表示單性鈍頭螈的生殖速度是普通蠑螈的二到三倍。 由此可見(jiàn),這種獨(dú)創(chuàng)的繁殖方式也是單性鈍頭螈對(duì)于大自然的適應(yīng),它不僅提高了單性鈍頭螈的繁殖速度,更讓其有了更多的選擇性。在當(dāng)某個(gè)蠑螈種群或者基因出現(xiàn)衰退時(shí),單性鈍頭螈也會(huì)選擇一個(gè)更加優(yōu)質(zhì)的基因進(jìn)行“偷竊”,它會(huì)永遠(yuǎn)保證自己 擁有充足且高質(zhì)量的精子。
可以說(shuō),大自然的游戲法則是讓單性鈍頭螈琢磨透了。偷竊生殖一方面讓單性鈍頭螈不需要在雄性上消耗任何資源,另一方面還可以通過(guò)選擇性地竊取其他蠑螈優(yōu)質(zhì)基因,來(lái)提高自己物種的基因多樣性,促進(jìn)自己的進(jìn)化。然而,河有兩岸,事有兩面。 偷竊生殖也讓單性鈍頭螈的死亡率更高,許多單性鈍頭螈并無(wú)法活到成年。這還是單性鈍頭螈在截取基因時(shí)所出現(xiàn)的疏漏造成的,這樣的生殖方式讓遺傳物質(zhì)的遺傳過(guò)程更加具有不可控性,容易出現(xiàn)更多的致病基因。
其實(shí),像單性鈍頭螈這種偷竊生殖的“古怪”生殖方式還有很多。比如在美國(guó)的一家動(dòng)物園就發(fā)生了雌性鯊魚(yú)自我繁殖的事情。這家動(dòng)物園人工飼養(yǎng)了三只雌性雙髻鯊,突然有一天飼養(yǎng)人員發(fā)現(xiàn)有一只雙髻鯊竟然繁殖出了小雙髻鯊。 飼養(yǎng)員在吃驚的同時(shí)馬上將這個(gè)問(wèn)題上報(bào)給專(zhuān)家,專(zhuān)家經(jīng)過(guò)研究驚奇地發(fā)現(xiàn)了小雙髻鯊的基因竟然和一條雌性雙髻鯊一模一樣,那么這就相當(dāng)于雌性雙髻鯊在自然條件下自我完成了“克隆”,這讓科學(xué)家自己都不敢相信這個(gè)結(jié)論。但是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)告知他們,雙髻鯊確實(shí)是因?yàn)樵谑艿江h(huán)境因素的影響自動(dòng)分裂形成了一個(gè)胚胎,相當(dāng)于完成了一個(gè)自我繁殖。
其實(shí),無(wú)論是雙髻鯊還是單性鈍頭螈,它們所進(jìn)行的“令人匪夷所思”的繁殖方式不過(guò)是對(duì)于大自然的適應(yīng),這也是它們?cè)跀?shù)億年的進(jìn)化過(guò)程中適應(yīng)環(huán)境的具體表現(xiàn),這些繁殖方式讓他們能夠以最低的成本進(jìn)行繁殖生育,確保自己的種群能夠經(jīng)受住大自然的考驗(yàn)。由此可見(jiàn),進(jìn)化的最終目的就是為了適應(yīng)自然,并且將自己更好地融入自然。 |
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