【生物奇聞】脊椎動物在野外也會無性生殖！

撰文｜葉綠舒

一般來說，動物的無性生殖(sexual reproduction)多半出現於較原始的生物；脊椎動物在過去，只有在圈養的狀況下出現無性生殖的情形。在2002年，底特律的Belle Isle水族館的點紋斑竹鯊(Chiloscyllium punctatum)生了七個未受精的卵，其中四顆孵化，兩條雌性鯊魚順利地長大。

在這個事件之前，其他無性生殖（或者更正確地說，孤雌生殖parthenogenesis）的脊椎動物都沒有產下健康的後代。有紀錄的，除了這兩條鯊魚以外，都無法活超過三天。

但是，最近紐約Stony Brook University的研究團隊，在研究一種瀕臨絕種的節齒鋸鰩(smalltooth sawfish，Pristis pectinate)時，發現大約有百分之三的族群，來自於孤雌生殖。

節齒鋸鰩是生活於美國佛羅里達州的大型魚類，最長可達7.6公尺。在2003年，由於牠的數量降低到1900年時的百分之一到五，被列入瀕危物種。

由於牠的數量如此之少（估計大約僅剩200條），研究團隊由2004年開始，在佛羅里達州的Caloosahatchee河、和平河(Peace River)以及萬島區(Ten Thousand Islands regions)監控牠們的數量與族群多樣性。研究團隊捕捉、取樣與標記每一條節齒鋸鰩，在這十年間總共收集了190條的樣本，放大16個衛星位點，分析這190條的基因型。

分析的結果發現，大部分的節齒鋸鰩之間，並不存在著親屬關係；雌雄的比例也大致相當（1.12比1）；但其中有七條的基因型很接近。STORM軟體分析顯示牠們可能是近親，其中有五條是在同一個地點（和平河）抓到的，牠們的大小也都差不多，可能都是2011年出生的姊妹（全部都是雌性）。

這個發現引起了研究團隊的注意。畢竟，在過去的最高紀錄是四條，而且一條在生下來不久後就陣亡了；剩下的三條只有兩條長到成人，一條在15個月時又跳缸。更不用提過去的這些都是在圈養狀況下出生的，而這次的是在野外。

過去，對於脊椎動物的孤雌生殖究竟是怎麼發生的，有不同的看法。其中一種（第一種機制，見下圖左）看法認為，在卵子形成的過程中，第一次的減數分裂後，兩個卵母細胞再次融合，接著進行第二次的減數分裂，產生雙套的細胞；另一種看法（第二種機制，見下圖右）則認為，在卵母細胞完成兩次減數分裂後，兩個卵細胞融合形成雙套的細胞。由於染色體的聯會(synapsis)只發生在第一次減數分裂之前，因此第二種機制被認為遺傳多樣性較低。

由於這七條節齒鋸鰩中，有五條的遺傳分析結果顯示牠們親緣關係非常地接近，極可能是由第二種孤雌生殖的機制所產生的個體，而牠們又都健健康康的；因此，研究團隊認為，或許孤雌生殖並不是那麼不普遍，可能在較小的族群中經常發生。畢竟，當族群的數量下降到一定的程度時，找到配偶的難度相對提高，但繁殖（留下DNA）是生物的本能，在這樣的狀況下，孤雌生殖雖然不是理想的方式，但也總比絕種要好得多。過去之所以沒有發現，可能只是因為沒有特別去留意族群中的基因多樣性罷了。畢竟，以分子生物學的技術來進行族群分析，並不是一件廉價的事；而相關的技術也並不一定能應用在每一種動物身上。或許其他在世界各地研究瀕危動物族群的研究團隊，可以利用這個發現去進行相關的研究，了解孤雌生殖發生的頻率是否比我們過去想像的要高或低。

參考文獻：
1. Kevin A. Feldheim, Demian D. Chapman, Doug Sweet, Sea´N Fitzpatrick, Paulo A. Prodohl, Mahmood S. Shivji, and Bob Snowden. 2010. Shark Virgin Birth Produces Multiple, Viable Offspring. Journal of Heredity 2010:101(3):374–377. doi:10.1093/jhered/esp129
2. Allie Wilkinson. 2015/6/1. Sawfish spawn without sex. Nature News.
3. Andrew T. Fields, Kevin A. Feldheim, Gregg R. Poulakis, Demian D. Chapman. 2015. Facultative parthenogenesis in a critically endangered wild vertebrate. Curr. Biol. 25（11）：R446-R447

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作者：葉綠舒　慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。