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進化的重點是沒有男性?澳洲蝗蟲進化“超能力”,沒有一隻雄性

作者:藝術中國清晰

在大多數人的印象中,孤雌繁殖的生物是極少的,例如螞蟻、蜜蜂。但最近科學研究人員發現澳洲的某種蝗蟲竟然也能孤雌繁殖。這種蝗蟲已進化成全是雌性,它們本來隻是在西部地區有自我克隆的現象,如今卻已延伸到澳洲的各個地區,繁育後代竟然也可以做到自給自足?

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孤雌繁殖

地球上絕大部分生物在繁殖時,都需要雌性和雄性兩種基因,所繁殖的物種性别也有雌性和雄性兩種可能。這種有性繁殖方式也被學界認為是優勢進化,可以增加物質的多樣性。而孤雌生殖就是一種例外,它們完全由雌性自己來完成繁殖的這個過程,不交配就能産生後代也屬于單性生殖。

在生殖效率方面,孤雌生殖隻要個體成熟就可以進行,節省了求愛和尋找合适配偶的成本,效率起碼高了一倍,看上去是比雙性生殖更有效的一個繁殖系統。但是為什麼絕大部分的生物還要通過交配才能繁衍後代呢,如此有優勢的繁衍方式不運用,這難道不是落後嗎?

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有性生殖的優勢

有性繁殖其實是對兩個親本的生殖細胞進行了遺傳重組,最終産生的後代吸收了兩個親本之間的優勢後要比雌性生殖産生的後代優勢更明顯,成長過程中對環境的變化也會更适應,這也是雜交的好處。是以從生殖方面來說,不能隻看效率,要看品質。

然而孤雌生殖屬于卡了進化的bug,久而久之會因為基因突變導緻個體退化,甚至導緻物種滅絕。但vrigo蝗蟲和ngadiu蝗蟲這兩個物種很适合目前的生态環境,它們與兩性交配産生的蝗蟲相比并沒有差别。不但具有維持種群數量的能力,而且能保持在這過程中也沒有出現過失衡的情況。

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研究人員對其遺傳多樣性進行了測試,結果是較低的。這種蝗蟲其實屬于20多萬年前一種雜交祖先的後代。這就能說明最近20萬年的環境都非常适合它的繁殖,既然不需要應對環境變化,進化也可以就此停止,不适應的環境變化的單性繁殖大部分都滅絕了。

如今還沒有證據表明,它們的适應性相對于其祖先發生的變化。在農業方面,由于農業生産的環境比較穩定和統一,這種環境就是遺傳特性幾乎不發生改變的物種的天堂,是以很多讓農民伯伯恨的牙癢癢的害蟲都是孤雌生殖的。

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如果要對這些害蟲進行有效的治理,必定要從農業環境的複雜性和可變性進行調整。當然也有人認為,是以這隻是幸存者偏差,從絕對數量來說,有性繁殖是主流并不會被動搖。

既然孤雌生物具有如此強大的生殖優勢,目前也沒有産生不利影響,為何大部分物種還要進行有性生殖?很多獨立女性就想在不結婚沒有配偶的情況下孕育自己的後代,如果人類也能孤雌生殖豈不就解決了這個問題?

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上文提到的一種解釋就是,單性遺傳譜系有很強的滅絕傾向,孤雌生殖相當于生命樹中的一個枝幹,即使它們解決了,整個生命樹并不會因為它們而受到較大的改變。但孤雌生殖的起源也是一個重要原因,孤雌生殖目前還屬于稀有情況,起源更是罕見,不是靠想象就能完成的。

無脊椎動物孤雌生殖譜系的稀缺并不是因為它們的性狀處于劣勢,而是因為它們要繞開減數分裂以及組成功能性雜交基因組,這個過程中需要基因組組合,在自然界中也是很罕見的。這樣的物種在胚胎初期,雌性個體與雄性個體發生了交配,雄性的精子穿透雌性的卵子,卵子也就有了破壞雄性基因的痕迹,于是受精卵的發育過程也像單性生殖的克隆過程。

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單性生殖的結局是注定的

大理石紋鳌蝦也隻能進行單性繁殖,它的每一個後代就相當于它的克隆體,隻要不發生基因突變,每一隻大理石紋鳌蝦的基因組都是一樣的。它們現在甚至靠着強大的繁殖速度有些泛濫了。沒準哪天就被一鍋端了。

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這種繁殖方式不僅存在于動物界,植物界也是如此。曾經風靡全球的大麥克香蕉如今也滅絕了。我們都吃過香蕉,如今全世界有許多種類的香蕉,絕大部分都是野生蕉。要說最早種植的蕉大概是在一萬年前。

最初的野生香蕉是基因的二倍體,有兩套染色體,可以進行有性繁殖,有種子。但因為基因突變産生了三倍體的變種,也就是大麥克香蕉這種無法進行減數分裂,沒有正常種子的香蕉。

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沒有種子的香蕉怎麼繁殖呢?這種香蕉屬于草本植物,可以從地中發芽,逐漸長成香蕉樹。單性生殖使每一顆香蕉樹甚至每一根香蕉的基因都相同,口感也有了保證。但基因的多樣性同時也消失了,西瓜這種雜交起來就很友善,品種也多。當有病蟲害出現的時候,物種也不會滅絕。

但大麥克香蕉可就不是,大麥克香蕉口感極佳,沒熟的時候也能摘,流通過程中也能自己成熟,這使得全球許多國家都種大麥克香蕉。

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但萬萬沒想到的是,如此受歡迎的壟斷野生香蕉卻在短短10年裡就消失了。上世紀中期爆發了一場的“香蕉瘟疫”,也稱“巴拿馬病”,這使得任何染病的香蕉樹沒有生還的機會,瘟疫中的鐮刀菌不僅使得這種香蕉滅絕了,還污染了土地,甚至導緻整個香蕉園都荒廢了,許多國家受到了嚴重的經濟損失,世界上也沒人敢種大麥克了。

就是因為大麥克香蕉這種單性香蕉繁殖的完全不能抵禦風險,前期的大量繁殖隻是泡影,最終的結局都隻有一個。

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總而言之,不管是動物還是植物,基因多樣性是非常重要的,單性生殖隻是一個脆弱的分支,即使展現出來的物種再好也隻是昙花一現,有性繁殖才是王道。

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