在1998版的电影《哥斯拉》中,主角一行人在寻找哥斯拉的过程中发现了哥斯拉产下的卵。正当人们猜测哥斯拉是否有一雄一雌时,一位生物学家指出,哥斯拉只有一头,这些卵都是孤雌生殖来的。那么,电影中关于哥斯拉孤雌生殖的设定是否存在科学依据呢?
在早先的科普中,我们曾提到过,孤雌生殖(parthenogenesis)是自然界中某些生物在进行繁殖时不通过两性生殖细胞的融合,由卵子就能直接发育成子代个体的生殖现象。比如大理石纹小龙虾。2006年,也就是98版《哥斯拉》播出的8年后,英国切斯特动物园的工作人员发现了一件怪事:动物园中一只叫做弗洛拉的雌性科莫多巨蜥产下了25枚卵,其中11颗卵是可孵化的。
弗洛拉产卵前没有和任何雄性科莫多巨蜥交配过,这也就意味着科莫多巨蜥可能存在孤雌生殖现象。
除了弗洛拉,同期欧洲还有另外一只性成熟的科莫多巨蜥Sungai也独自产下了一批卵,并成功孵化出了4个后代,但Sungai产卵时距离她最近一次和异性有过接触已经有两年多了。科学家们一开始认为雌性科莫多巨蜥可能有长时间保存精子的办法,但后续的遗传测试表明,这四只科莫多巨蜥宝宝还是诞生于孤雌生殖。Sungai的繁殖经历表明,在科莫多巨蜥中,孤雌生殖并不是固定的生殖特征,只有在必要时才进行孤雌生殖。
事实上,虽然有性繁殖过程在自然界中十分普遍,但单纯从生物学的角度来看,交配其实是一个很危险的过程。争夺交配权的过程有多么凶险自不必说,交配还需要耗费大量体力,也容易遭到天敌攻击。更有甚者,一些物种中,一些雄性在交配过后还会沦为雌性的食物。科学家们认为,有性繁殖可以增加后代的遗传多样性,从而增加后代们对环境的适应潜力。
这解释了为什么大多数物种都朝着有性生殖的方向发展,即便科莫多巨蜥可以在某些时候进行孤雌生殖,大多数时候雌性也还是需要个对象。
那么问题又来了,专性生殖的鞭尾蜥属物种是怎么抵抗遗传衰退,维持谱系内的遗传多样性的呢?在探讨这个问题之前,我们先插入个有趣的例子,在对弗洛拉和她的后代进行遗传分析时,科学家们发现它们并不是完全相同的克隆。接着他们将弗洛拉后代的遗传多样性和弗洛拉进行比较,我们发现,一些遗传位点的杂合性在后代中遗失了。
但这样的遗传衰退在孤雌生殖的鞭尾蜥中似乎并不存在,这也引起了科学家们的关注。2011年,一项发表在期刊《自然》上的研究回答了上面这个有趣的问题。科学家们通过比较鞭尾蜥属中有性生殖和专性孤雌生殖的物种在减数分裂过程中的异同,找到了孤雌生殖物种维持遗传多样性的小奥秘。
除了科莫多巨蜥,另外一个濒危的物种--加州兀鹫,也被发现存在孤雌生殖。科学家们在为这种极度濒危的鸟儿构建DNA族谱时偶然发现,有一些兀鹫在族谱上找不到自己的父亲。这几乎是不可能的事,因为目前所有的加州兀鹫个体都是由当年仅剩的野外个体繁殖而来,唯一可能的解释就是兀鹫妈妈通过孤雌生殖产下了后代。
虽然加州兀鹫和科莫多巨蜥都只会在特殊的时候通过孤雌生殖繁衍后代,但如果搞清楚这些单亲妈妈在什么时候、什么条件下才会进行孤雌生殖,或许就能够推进这些濒危物种的保护工作。就在2020年,美国田纳西州查塔努加动物园的雌性科莫多巨蜥Charlie在没有雄性伴侣的情况下成功产卵,并孵化出了3只幼崽。该动物园的总裁在一次新闻发布会上说:这些刚孵化的小科莫多巨蜥代表了这个物种的光明未来。
而这也是孤雌生殖机制为物种保护带来的新可能。