单性生殖：某些物种的雌性如何在没有雄性的情况下繁殖

一条亚洲水龙在史密森国家动物园的一个卵中孵化，她的饲养者震惊。为什么？她的母亲从未和雄性水龙一起过。通过基因测试，动物园科学家发现了这只刚孵出的雌性，2016年8月24日出生，是通过一种称为孤雌生殖的生殖方式生产的。

单性生殖是希腊语，意为“处女造物”，但它专门指女性无性生殖。虽然许多人可能会认为这种行为是科幻小说或宗教著作的范畴，但是孤雌生殖在整个生命树中出奇地普遍，并存在于多种生物中，包括植物，昆虫，鱼类，爬行动物甚至鸟类。由于哺乳动物（包括人类）需要某些基因来自精子，因此哺乳动物无法孤雌生殖。

有性生殖涉及雌性和雄性，它们各自以卵或精子的形式贡献遗传物质，以产生独特的后代。绝大多数动物物种都是有性繁殖的，但是某些物种的雌性能够产生包含繁殖所需的所有遗传物质的卵。

这些物种的雌性，包括一些黄蜂，甲壳类和蜥蜴，仅通过孤雌生殖繁殖，并被称为专性孤雌生殖。

大量物种经历自发性孤雌生殖，最好记录在动物园环境中的动物中，例如国家动物园的亚洲水龙或弗吉尼亚水族馆的黑鳍鲨。自发的孤雌生殖通常有性繁殖，但偶尔可能会产生发育成熟的卵。

科学家们已经了解到自发性孤雌生殖可能是一种遗传性状，这意味着突然经历孤雌生殖的女性更有可能生下可以做相同行为的女儿。

为了发生孤雌生殖，必须成功展开一系列细胞事件。首先，雌性必须能够在不受到精子或交配刺激的情况下产生卵细胞（卵子发生）。其次，雌性产生的卵需要自行发育，形成早期胚胎。最后，卵必须成功孵化。

此过程的每个步骤都容易失败，特别是第二步，这需要卵内DNA的染色体加倍，从而确保了发育中的后代的基因完全互补。或者，可以将鸡蛋生产过程中被称为极体的剩余细胞“人工受精”。无论哪种方法开始胚胎的发育，最终都将决定母亲与其后代之间遗传相似性的水平。

引发孤雌生殖的事件尚未完全了解，但似乎包括环境变化。在能够同时进行性繁殖和孤雌生殖的物种（如蚜虫）中，诸如拥挤和捕食等应激源可能会使雌性从孤雌生殖转变为有性生殖，但反之则不行。在至少一种淡水浮游生物中，高盐度似乎引起了这种转换。

尽管自发性孤雌生殖似乎很少见，但它确实为可以实现这一目标的女性提供了一些好处。在某些情况下，它可以允许雌性产生自己的交配伴侣。

单性生殖后代的性别是通过相同的方法确定的。对于由染色体决定性别的生物（例如某些昆虫，鱼类和爬行动物中的XX雌性和XY雄性染色体），孤雌生殖的雌性只能通过其拥有的性染色体产生后代，这意味着她将始终产生XX雌性后代。但是对于雌性具有ZW性染色体的生物（例如在蛇和鸟类中），所产生的所有活后代要么是ZZ，所以是雄性，或者是WW和雌性，甚至更少。

在1997年至1999年之间，凤凰城动物园养的一只方格吊袜带生了两个雄性后代，这些后代最终存活到成年。如果雌性与单性生殖的儿子交配，就构成近亲繁殖。近交虽然会导致许多遗传问题，但从进化的角度来看，总比没有后代更好。雌性通过孤雌生殖产生雄性后代的能力也表明，自然中的无性繁殖可能比以前的科学家更普遍。

生物学家已经观察到很长一段时间，专性孤雌激素的物种经常因疾病，寄生虫或栖息地变化而死亡。单性生殖物种固有的近交似乎有助于其短的进化时间轴。

当前关于孤雌生殖的研究试图了解为什么某些物种既具有性别又具有孤雌生殖的能力，以及偶尔的有性繁殖是否足以使一个物种存活。

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