【生物奇聞】脊椎動物在野外也會無性生殖!

點紋斑竹鯊。圖片來源:wiki
點紋斑竹鯊。圖片來源:wiki

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。

節齒鋸鰩。圖片來源:wiki
節齒鋸鰩。圖片來源:wiki

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。

孤雌生殖可能的機制。圖片來源:wiki
孤雌生殖可能的機制。圖片來源:wiki

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。

 

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One thought on “【生物奇聞】脊椎動物在野外也會無性生殖!

  • 2015 年 07 月 22 日 at 11:26:55
    Permalink

    原文:『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。』

    參考以下文章:
    科技部高瞻平台 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=46814
    『孤雌生殖的現象較常發生在族群中不具有雄性個體時,例如爬蟲類中特定種類的鞭尾蜥蜴(whiptail lizards)』

    是我看漏字了嗎?

    同時,該請本站編輯換個比較中性的文章標題。

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