【物種原始】實驗室催生的「純女生蜥蜴」

■ 單性生殖是否是演化上的死路？底下這隻俏麗動人的新混種雌蜥蜴，可以告訴你她的想法。

編譯 ∣ 汪芃

日前有研究團隊模仿原本就存在的自然現象，培育出一個「全雌性」的蜥蜴品種；演化史上原本就有這樣的過程，但之前從未有人直接觀察到。

這個蜥蜴品種是美國斯托瓦斯醫學研究所（Stowers Institute for Medical Research）細胞生物學家鲍曼（Peter Baumann）的研究團隊培育出來的，研究成果於5月3日發表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）。鮑曼表示：「本研究重現了演化新物種的過程，探討單性物種究竟如何誕生。」

所謂全雌性的物種，能以自體選殖（self-cloning）的方式產生下一代，在這種單性生殖的過程中，胚胎不須受精就能發育。過去一般認為單性生殖純屬僥倖，是生物演化的死路；但過去10年來共發現超過80群的單性魚類、兩棲類及爬蟲類動物，因此單性生殖似乎並不是死胡同。

在所有單性品種的生物中，最出名的就是鞭尾蜥蜴屬（學名Aspidoscelis，英文俗名whiptail lizard）；鞭尾蜥活躍於北美洲西南部，在12個品種中，有7種都是單性動物。科學家研究這些鞭尾蜥的基因，發現這些品種會成為單性動物，是兩種極相近的蜥蜴品種結合的結果，這些混種後代獲得基因突變，因此能進行單性生殖。

這些單性鞭尾蜥蜴中，有兩個品種便是這樣演化而出，立刻孕育出全雌性的新物種。但另外5個品種的鞭尾蜥則還經過一次傳統有性交配，才產下單性生殖的物種；這些品種就是所謂的「三倍體」（triploid），身上共有兩套雌性親代染色體及一套雄性親代染色體。

然而，雖然演化史上確實有這類混種事件，想在當代觀測到混種的過程卻很困難；目前自然界中新出現的混種鞭尾蜥全都沒有生育能力。實驗室培育的品種也一樣：有一項歷時29年的研究，共以9個品種的蜥蜴培育出230種混種蜥蜴，全都沒有生育力。科學家面對一個難解的問題：雖然增加染色體確實可行，但每次的結果都是大慘敗。

鮑曼說：「目前已知的單性生殖蜥蜴中，有一些品種的混種事件發生在10萬年前，但也有一些發生在過去5年間，美國新墨西哥州就有新品種的混種蜥蜴。也有實驗室培育出全雌性蜥蜴，但這些蜥蜴都沒有生育能力。」

儘管如此，歷史上確實曾有一次疑似成功的混種。1967年時，便有一隻實驗室裡的雌吉娃娃斑點鞭尾蜥（暫譯；學名Aspidoscelis exsanguis，英文俗名為Chihuahuan Spotted Whiptail lizard）成功生育；這隻吉娃娃斑點鞭尾蜥是具有單性生殖能力的三倍體，與一隻雄小條紋鞭尾蜥（學名Aspidoscelis inornata，英文俗名Little striped whiptail）交配並生下後代，所生的其中一隻母蜥蜴後來成功產卵了。當時沒有人進行後續研究，但鮑曼的研究團隊認為，這很可能就是一次成功的混種。

因此鮑曼的團隊便重新進行研究，同樣讓吉娃娃斑點鞭尾蜥和小條紋鞭尾蜥交配，實驗結果指出，混種確實成功了，所有後代都能進行單性生殖，且現在已經繁衍到第四代，後代都十分健康，證明自然界確實能演化出新的單性生殖蜥蜴品種。

截至3月，這個新品種已產下共68隻母蜥蜴。研究團隊還沒決定要替這個新品種取什麼名字，但比取名更迫切的，是進一步的研究。鮑曼說：「這個新品種和過去40年所研究的其他混種相比，最根本的差異到底是什麼？」

這個問題牽扯許多層面。鮑曼主攻細胞分裂，他比較了這個新品種和其他無生育力品種的性細胞分裂（即所謂「減數分裂」），發現新品種蜥蜴具有不同的性細胞分裂機制，這些機制以前科學家從未見過。鮑曼表示：「比較不同品種的減數分裂讓我了解，我們對生物體的減數分裂實在知道得太少。」

如果這個在實驗室中進行的混種確實和自然發生的混種很相像，就能證明單性生殖在演化中並不是死路；鮑曼團隊培育出的新品種蜥蜴容納了許多基因突變，因此具備其他自體選殖品種所缺乏的多樣性。鮑曼提出一個問題：是否有些蜥蜴會因為不同時代有不同的生存壓力，而交替採用雙性和單性生殖？

他說：「難道物種一旦演化成單性生殖，就沒辦法再回頭，直到滅亡前都是單性生殖嗎？或者單性生殖的譜系也可能重回雙性生殖的繁衍方式？」

研究出處：Laboratory synthesis of an independently reproducing vertebrate species（PNAS）

責任編輯：MissZoe