單性生殖可能嗎？

討論單性生殖是否在生物學上有可能性，你也許會很吃驚，因為答案是肯定的，不過這一答案不適用于人類或其他哺乳動物。

在小鼠和其他哺乳動物上的實驗表明一個卵子必須被一個精子受精才能觸發該物種的發育，單純地用化學物質或電流刺激哺乳動物的卵子并不能觸發其正常分裂。

這就意味著需要精子中特別的蛋白來開啟卵子中的鈣離子波，從而促使DNA和染色體的復制，并分裂到兩個子細胞中。

但是你需要的不只是由精子提供的一個蛋白觸發器，你還需要受精卵中染色體的兩個拷貝，通常其中一個由母親提供（在卵細胞核中），另一個由父親提供（在精子細胞核中）。

你可以設計一個包含同一性別的兩個細胞核的小鼠卵子，然而這并沒有什么卵用。擁有兩個母系細胞核的卵子雖然勉強能形成一個胚胎，但是這個胚胎會由于缺少胎盤發育而干癟；如果兩個細胞核都來自父系則會出現相反的問題：胎盤很多但是幾乎沒有胚胎發育。

但是為什么不行呢？

原因是有30多個印跡基因只有在來自父親的精子時才有活性，另外30多個只有在來自母親的情況下才有活性，所以基因印跡阻止了包括人類在內的哺乳動物的單性生殖。

基因印跡（Genomic imprinting）是基因的不同活動，取決于基因來自父母哪方。基因印跡于90年代被發現，其機制在過去十年才被研究清楚。看來非活躍狀態的基因并不是突變了，而是受DNA上的化學基團的影響而未得到表達。這些化學基團被置于睪丸或卵巢的基因中，并在胚胎生長的過程中被移除。

在基因工程的小鼠中，倘若某個關鍵基因的印跡過程被破壞，即可導致可發育的胚胎成為擁有兩個“母親”的胚胎，這表明基因沉默破壞了單性生殖的胚胎。

但是為什么基因印跡會發展至今仍然是個謎。因為它避免了單性生殖所以被留下？還是父母基因大戰的結果？很多印跡基因的功能都暗示了這種“性別對抗”。

通常來自父親的活性基因直接或間接地促進生長，而來自母親的活性基因則抑制生長。有人認為父親的基因利益通過生育最大最強壯的孩子得到滿足，無論這對母親的代價是多少（總能找到其他女性來交配）；母親的基因利益則通過限制對她的健康和能量的需求來滿足，這樣她才能幸存下來生育更多的孩子。

其他動物中的單性生殖

但是如果你是爬行動物或魚，單性生殖是可能的。例如，人們發現蟒蛇和長期孤立的雌性科莫多龍（Komodo dragon）生育的后代中只有來自母親的基因。如今人們還發現，許多蛇類以及少數鯊魚種類也可以進行單性生殖。周圍沒有雄性的時候這倒挺方便！

實際上，一些蜥蜴是只有雌性的。一些長尾鱈和美國西南干旱地區及澳大利亞干熱的內陸地區的壁虎中的雌性，其未受精的卵子也可能能完全地發育成女兒。

這個過程叫做孤雌生殖（字面上的意思真是“處女制造”），能實踐這個過程的動物（蛇、鯊魚和蜥蜴）不需要擔心基因印跡，因為它不會發生在卵生動物身上。

爬行動物能通過幾種方式來完成孤雌生殖。雌性能通過將一個卵細胞與另一個包含整套染色體的細胞融合，或通過使卵子經過一種不同的分裂方式形成兩套基因組，制造含有正常數目染色體的卵細胞。

這并不完全是克隆，因為母親的基因拷貝被打亂了，但是子代中的所有基因確實都來自母親。

為什么要交配？

爬行動物中孤雌生殖的現象造成了一個迷惑：那么交配的目的是什么呢？如果你的后代只接受到來自你的基因，你的基因在進化的競爭中不是更有優勢嗎？“交配的雙重代價”在這個領域中已經被爭論了80年。

答案似乎是：雖然孤雌生殖在短期內很有效，但是終究它還是會逐漸被淘汰，因為每一代都重組兩個基因是打亂病原體蛋白整合的一個好辦法。
倘若一個病原體能感染一個個體，必然也能感染其他具有相同基因的個體，所以有很多克隆出來的個體是沒有意義的。比如只存在雌性的澳大利亞壁虎就非常容易受到螨蟲感染。

答案是肯定的，單性生殖是可能的，但前提是你不是哺乳動物。

原文來自：科學美國人

翻譯：郭曉審校：海帶絲

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