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雌性孤立鳄鱼未交配产卵:这是如何发生的?

了解为何这项新发现将鳄形目动物加入到越来越多的能够进行孤雌生殖的鸟类、鱼类、爬行动物和两栖动物的行列中。

作者:Joshua Rapp Learn
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图片来源:Dodywah59/Shutterstock

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在哥斯达黎加的一家爬行动物公园里,一只雌性美国短吻鳄一生都在圈养中度过,最近产下了几枚有受精能力的卵——但在此之前并没有进行交配。

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这一最新事件意味着研究人员现在将鳄形目动物加入到越来越多的能够繁殖后代而无需雄性伴侣的鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类之中。

“这很可能在几千年来就一直发生,只是被错过了,”弗吉尼亚理工学院的进化生物学家 Warren Booth 说。

孤雌生殖产生的鳄鱼卵?

Parque Reptilandia 的主人 Quetzal Dwyer 最初发现他拥有的雄性鳄鱼实际上是雌性的,因为他的工作人员注意到当他们靠近某个特定区域时,这只鳄鱼很具攻击性。这是一种常见的孵卵行为,Booth 说:“爬行动物饲养员已经感觉到有些事情要发生了。”

他们挖开了鳄鱼守护的区域,发现了一个装满蛋的巢穴。由于他们是在鳄鱼一到两岁时获得的,而且它独自生活了十多年半,这些蛋本应是无效的。

但 Dwyer 是 Booth 和他在佐治亚州立大学的同事 Gordon Schuett 的朋友,他们两人都发表了多篇关于孤雌生殖——即雌性无需雄性即可繁殖的能力,也被称为“处女生殖”——的研究。Dwyer 想确定一下。

Dwyer 和他的工作人员用手电筒照射蛋的侧面。如果蛋受精,光线会在蛋的中心显示一条黑带。有七枚蛋有黑带,确实受精了。Booth 说,然后团队将它们移至孵化器。

不幸的是,没有一枚蛋孵化出来。在预计的孵化时间后大约一周,工作人员进行了切开检查,看看发生了什么。六枚蛋只是蛋黄,但有一枚是完全成形的雌性胚胎。鳄鱼仍然出生了,但进一步检查并未发现任何畸形或其他明显的原因导致它未能孵化。


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基因证据

虽然这只雌性鳄鱼多年的孤立似乎证明了她在繁殖过程中没有雄性帮助,但过去发生过更奇怪的事情。一些爬行动物饲养员声称发生了孤雌生殖,但后来发现他们的雌性蛇只是在几年前交配过。

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“爬行动物具有令人难以置信的储存精子的能力,”Booth 说。

Dwyer 和他的团队提取了母亲和胚胎的 DNA,并按照他们最近在 *Biology Letters* 上与同事发表的研究所述,将其发送给 Booth 进行测试。

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基因分析显示,99% 的 DNA 来自母亲——另外 1% 是正常的基因突变。

并非真正的克隆

Booth 说,在孵化过程中,很多事情都可能出错,导致爬行动物无法孵化。胚胎的基因构成常常是一个大障碍。

大多数胚胎携带双亲的基因。但在这种孤雌生殖中,母亲的卵子与卵子形成过程中产生的副产品——极体——融合。卵子似乎受精,胚胎得以发育。

虽然胚胎只携带母亲的 DNA 和一些突变,但它并非完全克隆,因为只复制了半数染色体。因此,胚胎缺少一套完整的染色体。

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“这基本上是一种高度近亲繁殖的后代,缺乏遗传多样性,”Booth 说,并补充说,这种遗传多样性的缺乏是许多这种处女生殖从未真正诞生为幼体的另一个原因。

但这并不意味着它们不可能。对鸡的其他研究表明,虽然大多数通过孤雌生殖产生的卵不能存活,但有一小部分“会孵化并一切正常,”Booth 说。“它没有孵化并不是什么大事。这并不意味着另一个通过孤雌生殖产生的鳄鱼就不能孵化,”他补充道。


阅读更多:火鸡能够进行“处女生殖”


爬行动物的孤雌生殖

这在鳄形目动物中此前未被发现的原因之一是,人们根本就没有足够仔细地关注。在没有基因检测的情况下,很难在野生动物中证实孤雌生殖。

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许多动物园饲养员或将爬行动物作为宠物的人常常认为产生的蛋是无效的,并在检查前就将其销毁。即使是 10 年前,Booth 说,只有少数研究记录了蛇的孤雌生殖。所以,人们认为这种情况很少见。

但从那时起,Booth 和其他人发表了更多关于这种现象的研究,记录了从棉口蛇科莫多巨蜥等物种的处女生殖。这是首次记录到的具有这种能力的鳄形目动物,但它很可能已经发生很久了。

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“我认为这并非稀有——它只是没有被记录下来,”他说。

恐龙也处女生殖?

Booth 说,考虑到蛇、蜥蜴和鳄鱼能够进行孤雌生殖,科学家们也预测龟类和鸟类也可能如此。

Booth 推测,这意味着大多数古生物学家将现代爬行动物和鸟类之间的恐龙和翼龙也可能能够进行孤雌生殖,“我认为这很酷。”

他遗憾地说,科学家们不太可能发现这方面的证据。


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  • Joshua Rapp Learn

    Joshua Rapp Learn 是一位屡获殊荣的华盛顿特区科学记者,经常为《发现杂志》撰稿,内容涵盖考古学、野生动物、古生物学、太空等主题。

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