在大多数人的印象中,孤雌繁殖的生物是极少的,例如蚂蚁、蜜蜂。但最近科学研究人员发现澳大利亚的某种蝗虫竟然也能孤雌繁殖。这种蝗虫已进化成全是雌性,它们本来只是在西部地区有自我克隆的现象,如今却已延伸到澳大利亚的各个地区,繁育后代竟然也可以做到自给自足?

蚂蚁进化如何领到大的昆虫(进化的终点是没有男性)(1)

孤雌繁殖

地球上绝大部分生物在繁殖时,都需要雌性和雄性两种基因,所繁殖的物种性别也有雌性和雄性两种可能。这种有性繁殖方式也被学界认为是优势进化,可以增加物质的多样性。而孤雌生殖就是一种例外,它们完全由雌性自己来完成繁殖的这个过程,不交配就能产生后代也属于单性生殖。

在生殖效率方面,孤雌生殖只要个体成熟就可以进行,节省了求爱和寻找合适配偶的成本,效率起码高了一倍,看上去是比双性生殖更有效的一个繁殖系统。但是为什么绝大部分的生物还要通过交配才能繁衍后代呢,如此有优势的繁衍方式不运用,这难道不是落后吗?

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有性生殖的优势

有性繁殖其实是对两个亲本的生殖细胞进行了遗传重组,最终产生的后代吸收了两个亲本之间的优势后要比雌性生殖产生的后代优势更明显,成长过程中对环境的变化也会更适应,这也是杂交的好处。所以从生殖方面来说,不能只看效率,要看质量。

然而孤雌生殖属于卡了进化的bug,久而久之会因为基因突变导致个体退化,甚至导致物种灭绝。但vrigo蝗虫和ngadiu蝗虫这两个物种很适合当前的生态环境,它们与两性交配产生的蝗虫相比并没有差别。不但具有维持种群数量的能力,而且能保持在这过程中也没有出现过失衡的情况。

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研究人员对其遗传多样性进行了测试,结果是较低的。这种蝗虫其实属于20多万年前一种杂交祖先的后代。这就能说明最近20万年的环境都非常适合它的繁殖,既然不需要应对环境变化,进化也可以就此停止,不适应的环境变化的单性繁殖大部分都灭绝了。

如今还没有证据表明,它们的适应性相对于其祖先发生的变化。在农业方面,由于农业生产的环境比较稳定和统一,这种环境就是遗传特性几乎不发生改变的物种的天堂,因此很多让农民伯伯恨的牙痒痒的害虫都是孤雌生殖的。

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如果要对这些害虫进行有效的治理,必定要从农业环境的复杂性和可变性进行调整。当然也有人认为,所以这只是幸存者偏差,从绝对数量来说,有性繁殖是主流并不会被动摇。

既然孤雌生物具有如此强大的生殖优势,目前也没有产生不利影响,为何大部分物种还要进行有性生殖?很多独立女性就想在不结婚没有配偶的情况下孕育自己的后代,如果人类也能孤雌生殖岂不就解决了这个问题?

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上文提到的一种解释就是,单性遗传谱系有很强的灭绝倾向,孤雌生殖相当于生命树中的一个枝干,即使它们解决了,整个生命树并不会因为它们而受到较大的改变。但孤雌生殖的起源也是一个重要原因,孤雌生殖目前还属于稀有情况,起源更是罕见,不是靠想象就能完成的。

无脊椎动物孤雌生殖谱系的稀缺并不是因为它们的性状处于劣势,而是因为它们要绕开减数分裂以及组成功能性杂交基因组,这个过程中需要基因组组合,在自然界中也是很罕见的。这样的物种在胚胎初期,雌性个体与雄性个体发生了交配,雄性的精子穿透雌性的卵子,卵子也就有了破坏雄性基因的痕迹,于是受精卵的发育过程也像单性生殖的克隆过程。

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单性生殖的结局是注定的

大理石纹鳌虾也只能进行单性繁殖,它的每一个后代就相当于它的克隆体,只要不发生基因突变,每一只大理石纹鳌虾的基因组都是一样的。它们现在甚至靠着强大的繁殖速度有些泛滥了。没准哪天就被一锅端了。

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这种繁殖方式不仅存在于动物界,植物界也是如此。曾经风靡全球的大麦克香蕉如今也灭绝了。我们都吃过香蕉,如今全世界有许多种类的香蕉,绝大部分都是野生蕉。要说最早种植的蕉大概是在一万年前。

最初的野生香蕉是基因的二倍体,有两套染色体,可以进行有性繁殖,有种子。但因为基因突变产生了三倍体的变种,也就是大麦克香蕉这种无法进行减数分裂,没有正常种子的香蕉。

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没有种子的香蕉怎么繁殖呢?这种香蕉属于草本植物,可以从地中发芽,逐渐长成香蕉树。单性生殖使每一颗香蕉树甚至每一根香蕉的基因都相同,口感也有了保证。但基因的多样性同时也消失了,西瓜这种杂交起来就很方便,品种也多。当有病虫害出现的时候,物种也不会灭绝。

但大麦克香蕉可就不是,大麦克香蕉口感极佳,没熟的时候也能摘,流通过程中也能自己成熟,这使得全球许多国家都种大麦克香蕉。

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但万万没想到的是,如此受欢迎的垄断野生香蕉却在短短10年里就消失了。上世纪中期爆发了一场的“香蕉瘟疫”,也称“巴拿马病”,这使得任何染病的香蕉树没有生还的机会,瘟疫中的镰刀菌不仅使得这种香蕉灭绝了,还污染了土地,甚至导致整个香蕉园都荒废了,许多国家受到了严重的经济损失,世界上也没人敢种大麦克了。

就是因为大麦克香蕉这种单性香蕉繁殖的完全不能抵御风险,前期的大量繁殖只是泡影,最终的结局都只有一个。

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总而言之,不管是动物还是植物,基因多样性是非常重要的,单性生殖只是一个脆弱的分支,即使展现出来的物种再好也只是昙花一现,有性繁殖才是王道。

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