染色体|雌性加州秃鹰没有“对象”也能繁殖，但孤雌生殖能拯救此物种吗？后代

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

孤雌生殖，涉及到未受精卵的发育，这在无脊椎动物中并不少见，比如蚜虫在食物充足的时候就会孤雌生殖。虽然这种情况不可能发生在哺乳动物身上，但在其他脊椎动物身上，比如鸟类或蜥蜴，这种情况也是有可能发生的。
美国圣地亚哥动物园的研究人员最近发表了一篇论文，报道了在拯救加州秃鹫免于灭绝的计划中饲养的两只无父雄性加州秃鹰。这两只加州秃鹰根本没有父亲，因为它们是由雌性秃鹰孤雌生殖而来的。有科学家提出了新的问题，孤雌生殖能拯救这个濒临灭绝的物种吗？或者说，如果世界上只剩一只加州秃鹰，这个物种能靠孤雌生殖重新崛起吗？
有性生殖是所有脊椎动物的基础，通常情况下，它需要一个来自雌性的卵子和一个来自雄性的精子的结合，在这个过程中雌雄双方都贡献了一份基因组，形成一个新的受精卵，最终发育成一个新的生命个体。而孤雌生殖违反了这一规则。
由孤雌生殖诞生的两只雄性秃鹰
加州秃鹰是北美最大的猛禽。 1982年，该物种的数量下降到只有22只，引发了圣地亚哥动物园领导的雄心勃勃的圈养繁殖计划，数量开始增加。由于鸟类数量如此之少，研究小组不得不采取措施避免它们近亲繁殖，因为近亲繁殖会导致遗传变异的缺乏，会产生不那么强壮的后代，并使灭绝的趋势更加陡峭。
为了避免这种情况，研究人员对这些鸟类进行了详细的基因研究，使用了秃鹰特有的DNA标记，并且在不同的鸟类中有所不同。他们30年来从近1000只鸟类身上收集羽毛、血液和蛋壳。通过分析这些数据，他们建立了亲子关系，证实了每只幼鸟一半的DNA标记来自雌性，一半来自雄性。
但是，正如最近的论文所详述的那样，研究人员发现有两只雄性秃鹰的DNA都来自雌性秃鹰，它们的身上根本没有来自其他雄性秃鹰的DNA ，简单来说，它们根本没有父亲。
这是怎么发生的？
在鸟类中，孤雌生殖总是由携带单一基因组拷贝（单倍体）的卵细胞引起的。卵子是在雌性卵巢中通过一种称为减数分裂的特殊细胞分裂产生的，这种分裂使基因组重组，染色体数目减半。精子细胞在雄性睾丸中也是通过同样的过程产生的。
通常情况下，卵细胞和精子细胞融合（受精），融合双亲基因组并恢复通常的（二倍体）染色体数量。但是在孤雌生殖中，卵细胞没有受精它自己分裂成两个细胞并融合，或在不分裂细胞的情况下复制其基因组，从而达到二倍体状态。因此，孤雌生殖得到的卵子只有母亲基因的一个子集，剂量为双倍。
没有父亲的鸟总是雄性的
秃鹰和其他鸟类一样，通过Z和W染色体决定性别。这些与人类XX（女性）和XY（男性）系统的工作方式相反，在鸟类中，雄性为ZZ ，雌性为ZW 。性别由Z染色体上的基因（DMRT1）的剂量决定。 ZZ组合具有DMRT1基因的两个拷贝并产生一个雄性，而ZW组合只有一个拷贝就产生一个雌性。
单倍体卵细胞从ZW母细胞获得Z或W 。因此，它们的二倍体衍生物将是ZZ（正常雄性）或WW（死亡）。 WW胚胎不能发育的原因是W染色体几乎不包含任何基因，而Z染色体有900个对发育至关重要的基因。因此，正如观察到的那样，那两只没有父亲的秃鹰必须是ZZ雄性。
为什么孤雌生殖会失败？
有没有可能通过孤雌生殖来拯救加州秃鹰这个濒临灭绝的物种呢？事实证明，由孤雌生殖诞生的动物发育得都不够好。那两只没有父亲的秃鹰都没有自己的后代，一个在性成熟之前就死了，另一个身体非常虚弱，几乎没有繁殖的可能性。