无性繁殖只需要一个亲本,并产生基因完全相同的后代(如克隆)。由于不需要混合基因信息,生物也不需要花时间寻找配偶,因此无性繁殖可以使种群迅速增加。缺点呢?如果一个有机体无性繁殖,它的种群通常最适合一个特定的栖息地,使所有成员对疾病或捕食者具有相同的脆弱性。
虽然无性繁殖通常只存在于单细胞生物和植物中,但动物王国中也有一些成员是无性繁殖的。有些甚至可以根据情况结合或交替进行有性繁殖和无性繁殖,这是一种分享遗传多样性缺乏带来的优点和缺点的有用工具。
鲨鱼
![这是巴哈马群岛的一种巨大的双髻鲨"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/OjkzALVeQ6MIEWq2qUYRVY9dfJQ=/2096x1429/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-586951622-60878456d31b4343ac3e9daf9d59ade7.jpg)
孤雌生殖是一种无性生殖的形式,胚胎由未受精卵发育而来,在被圈养的雌性动物与雄性动物分离很长一段时间后被观察到。软骨鱼类(包括鲨鱼、鳐鱼和鳐鱼)孤雌生殖的第一个记录证据出现在2001年,是在一只被捕获的双髻鲨身上。这只野生捕获的鲨鱼至少三年没有接触过雄性鲨鱼,但仍然生下了一只正常发育的雌性鲨鱼。研究发现,没有证据表明父系基因的影响。
2017年,澳大利亚一只名叫Leonie的斑马鲨在与伴侣分离5年后,生下了三只幼鲨。对母鲨、疑似父鲨和幼鲨组织样本的基因测试表明,幼鲨只携带了母鲨的DNA。这也是鲨鱼从有性生殖转变为孤雌生殖的首次证明。
科莫多龙
![印度尼西亚雅加达的科莫多巨蜥"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/xnPdATQro70p8SYUgtM5MZ5kfzw=/2000x1500/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1079453920-d9fb8a2448f24c779046f7ab04fb3d16.jpg)
通常情况下,雄性科莫多巨蜥在交配季节会进行激烈的打斗。一些雄性甚至会在交配后和雌性呆在一起好几天,以确保她不会和其他人交配。
和鲨鱼类似,直到最近,特别是2006年在英国切斯特动物园,人们才认为科莫多巨蜥有无性繁殖的能力。一只科莫多巨蜥一生中从未接触过雄性,它产下了11颗卵,这些卵只检测了它的DNA。鉴于科莫多巨蜥被世界自然保护联盟列为“易危”物种,不交配繁殖的能力对该物种的保护可能会派上用场。
海星
![海星通过裂变无性繁殖"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/vZGY4Cch4IrQXaOdH-4Y9cGhXc8=/2000x1500/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1010533752-978a9f49dd504951a59370477fe83562.jpg)
海星具有有性繁殖和无性繁殖的能力,但有一个有趣的转折。一些海星的无性繁殖是通过裂变实现的,这意味着动物实际上分裂成两部分,产生两个完整的有机体。在某些情况下,海星会自愿折断它们的一只手臂,然后在断掉的部分长出完整的另一只海星时,再重新长出缺失的部分。在现存的大约1800种海星中,只有24种已知可以通过裂变进行无性繁殖。
鞭尾蜥蜴
![荷兰的鞭尾蜥蜴"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/H4dLTnLpYMvYwOI_5tUHdlnRYCA=/2121x1414/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1205237111-53109c5367e44b1eaacc9ede96f2382f.jpg)
一些蜥蜴,如新墨西哥鞭尾蜥蜴,是独一无二的,因为它们可以无性繁殖,但仍然保持DNA的变化代代相传。2011年,堪萨斯城斯托尔斯医学研究所(Stowers Institute for Medical Research)的研究人员发现,虽然无性爬行动物在没有受精的情况下将卵子发育成胚胎并不罕见,但雌性鞭尾鱼的细胞在这一过程中获得了正常染色体数量的两倍。这意味着鞭尾卵的染色体数量和由此产生的遗传多样性与有性繁殖的蜥蜴卵相同。
Python蛇
![缅甸蟒,世界上最长的蛇"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/CEAvDlBhfaH9XzkUGOPoE_OMS9U=/2931x1969/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-523670508-b40e26e2b91947ae934fd2e553125b46.jpg)
2012年,世界上最长的蛇——缅甸蟒在肯塔基州的路易斯维尔动物园(Louisville Zoological Gardens)首次记录了“处女分娩”。一条20英尺高、11岁的蟒蛇名叫西尔玛(Thelma),她与另一条雌性蟒蛇(适当的名字叫露易丝)长期生活在一起,尽管两年没有接触过雄性蟒蛇,但她还是产下了61个卵。这些卵子中混合了健康和不健康的胚胎,最终诞生了6个健康的女婴。《林奈学会生物学杂志》的科学家们分析了它们的DNA,确认西尔玛是它们的唯一父母。
凶残的龙虾
![大理石纹小龙虾是唯一无性繁殖的十足甲壳类动物"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/RqojsYXTUSN7_f_aaNuKphTVUgM=/2127x1409/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1266626448-995341ff83724fd6b8c54a5faeceb208.jpg)
的凶残的龙虾1995年,德国一家水族馆的主人发现了一种此前未被发现的小龙虾,这种小龙虾似乎已经克隆了自己。它们的后代都是雌性,这表明这种新的小龙虾可能是唯一具有无性繁殖能力的十足甲壳类动物(包括螃蟹、龙虾和虾)。从那时起,这种独特的大理石纹小龙虾在欧洲和非洲的淡水栖息地形成了野生种群,作为入侵物种造成了严重破坏。
直到最近,也就是2018年,科学家们才能够对大理石纹小龙虾的DNA进行测序,这些小龙虾来自德国宠物店,它们的产地也是马达加斯加。他们能够证实,所有的小龙虾确实是通过无性繁殖的孤雌生殖形式从一个单一生物体中克隆而来的。该物种的遗传多样性很低,进化上很年轻,这在无性繁殖动物中是罕见的,而且发现的时间与在德国的最初发现一致。他们还估计,在2007年至2017年期间,入侵大理石纹小龙虾的野生范围增加了100倍。
亚马逊莫莉鱼
![莫利在墨西哥的天然井里钓鱼"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/g39DiB-pYKJZEnMfi3rLxmDccu0=/2000x1500/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-935404944-5960524e9a584d35afa8ecea7265252e.jpg)
亚马逊莫利鱼是一种原产于墨西哥和德克萨斯州的淡水鱼,全部为雌性。据我们所知,它们一直都是无性繁殖的,这通常会使一个物种由于基因丢失而处于灭绝的危险中。然而,对于这种特殊的鱼来说,无性繁殖对它们非常有利。2018年的一项研究将亚马逊莫利的基因组与两种类似物种的基因组进行了比较,结果发现莫利不仅存活了下来,而且茁壮成长。他们得出的结论是,尽管莫利的基因组完全是雌性的,但它的基因组具有高度的多样性,没有显示出广泛的基因组衰退迹象。
黄蜂
![英国东博尔登的一只授粉黄蜂"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/LNhW4q1xJzCCUleY7iw4Wz4Vl64=/2119x1415/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1215188326-807c984d901040c79d5f84ae884401df.jpg)
黄蜂有性繁殖和无性繁殖。在有性繁殖的动物中,雌性由受精卵产生,而雄性则由未受精卵产生。有一些黄蜂种群只从未受精卵中产生雌性,基本上是通过它们自己的DNA使卵受精。科学家们发现,黄蜂是有性繁殖还是无性繁殖是由一个单一基因决定的。通过对蚜虫黄蜂进行杂交实验,苏黎世大学的研究人员能够证明,这种特性是隐性遗传的,在特定一代中,恰好有12.5%的雌性无性繁殖。
蚂蚁
![一只黑色的木蚁"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/Qh2ThFK_I5HToERTfA3e8_doU-I=/2121x1414/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1068090130-6a2f8df586424be2a74dc4b6958ecd17.jpg)
一些蚂蚁具有有性繁殖和无性繁殖的能力。以普通黑木蚁为例,受精卵会变成雌工蚁,而未受精卵会变成雄工蚁。Mycocepurus smithii它是一种寄生真菌的蚂蚁,分布在新热带地区,人们认为它的大多数种群都是完全无性繁殖的——考虑到它是所有寄生真菌的蚂蚁中分布最广、数量最多的,这是非常令人印象深刻的。在2011年发表在美国国家科学院院刊在美国,这些蚂蚁被认为完全无性繁殖。该研究从拉丁美洲收集的234个蚁群中抽取了193000万只史密斯ii蚁,发现在被检测的39个蚁群中,有35个蚁群中的每只蚂蚁都是蚁后的雌性克隆体。其余四种蚂蚁都是在亚马逊河沿岸发现的,它们的混合基因暗示着有性繁殖。
蚜虫
![蚜虫可以通过无性繁殖快速繁殖"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/wr0MIILjNvDzqhqJU2kAWNSp4kI=/2072x1465/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-93080496-c3892b2329054d3aae8401fb1f7d2f87.jpg)
一种以植物汁液为食的小虫子,蚜虫它们繁殖迅速,大量繁殖会对农作物造成广泛的破坏。蚜虫出生时确实是怀孕的,在母亲的卵巢中一个接一个地发育胚胎,这些发育的胚胎包含更多的胚胎,如此循环往复(想象流水线或套娃)。蚜虫可以在一年中的某些时候,特别是在温带地区的秋天,用有性繁殖来取代它们的无性繁殖习惯,以保持种群基因库的自然多样性。
一再出现的问题
![含苞待放的棕色九头蛇"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/3qUD92ac9dcc5onYscevnSFWB8E=/3011x2000/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-157645665-1c30a05339ec49a886ed4faa720b5f0f.jpg)
一再出现的问题水母是一种小型淡水生物,原产于温带和热带地区,以其无性“萌芽”而闻名。水螅在它们圆柱形的身体上长出芽,最终伸长,长出触须,并被捏断成为新的个体。它们每隔几天就会根据周围的环境产生花蕾,据科学家所知,它们不会衰老。动物学家认为,九头蛇最初是在两亿年前的泛大陆时期出现的,所以它们和恐龙差不多是同一时期。
水蚤
![显微镜下的水蚤"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/CliqfG4G0XC-_wKxiGvuva2jAXs=/3011x2000/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-108222660-3a2943f62bde44cc9f453f374665c090.jpg)
水蚤通常存在于池塘和湖泊等浅水区,是一种微小的浮游动物,大小约为0.2至3.0毫米。虽然它们通常无性繁殖,但水蚤在困难时期有一个特殊的技巧。当一个种群受到诸如食物短缺或热浪等条件的威胁时,它们会交配并产卵,这些卵可以休眠几十年。这些卵子中含有基因多样化的受精卵,不像无性繁殖的后代,它们与父母完全相同。不仅如此,休眠的卵还能在恶劣的环境下存活。
科学家们通过比较老的水蚤卵和现代的水蚤卵,可以利用这些卵来研究气候变化中水蚤的进化。这些研究表明,水蚤活动的最高温度比40年前高了半度,这表明这些微小的生物有能力从基因上适应气候变化。