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词条 孤雌生殖
释义

§ 基本概念

中间为孤雌生殖品种鞭尾蜥

孤雌生殖又称单性生殖(Parthenogenesis),是动物或植物的卵子,不经过受精过程,而单独发育成后代的生殖方式,区别于无性生殖。

孤雌生殖一般发生在多种植物和无脊椎动物中,但也有一些脊椎动物如某些爬行动物(如钩盲蛇、红尾蚺、科摩多巨蜥、哀鳞趾虎、新墨西哥鞭尾蜥),在一些特殊的鸟类和鲨鱼品种(如窄头双髻鲨、条纹斑竹鲨、黑边鳍真鲨)中也会出现。如水蚤、蜜蜂、蒲公英和一些禾类中,这些现象为“天然单性生殖”,人为的刺激未受精卵发育,成为“人工单性生殖”,曾经实验过将蚕、青蛙、番茄等成功地进行单性生殖,可以完整地保留母体性状。

孤雌生殖的后代如果全为雄性,称为“产雄单性生殖”,例如蜜蜂产育雄蜂,就是一种产雄单性生殖;如果后代全为雌性,称为“产雌单性生殖”,例如夏季的蚜虫繁殖,新墨西哥鞭尾蜥的繁殖等。[1]

孤雌生殖,可自然发生或人工诱变发生。人工诱变的方法:在低等动物(如海胆、两栖类),有物理的(高渗、低溶、加温、降温、针刺)。

§ 生殖类型

按周期一般可以分为以下三种类型:

(一)偶发性孤雌生殖 (sporadic parthenogenesis):偶发性孤雌生殖是指某些昆虫在正常情况下行两性生殖,但雌成虫偶尔产出的末受精卵也能发育成新个体的现象。常见的如家蚕、一些毒蛾和枯叶蛾等。

(二)经常性孤雌生殖 (constant parthenogenesis):经常性孤雌生殖也称永久性孤雌生殖。这种生殖方式在某些昆虫中经常出现,而被视为正常的生殖现象。可分为两种情况 :1、在膜翅目的蜜蜂和小蜂总科的-些种类中,雌成虫产下的卵有受精卵和未受精卵两种,前者发育成雌虫,后者发育成雄虫。2、有的昆虫在自然情况下,雄虫极少,甚至尚未发现雄虫,几乎或完全行孤雌生殖,如一些竹节虫、粉虱、蚧、蓟马等。

(三)周期性孤雌生殖 (cyclical parthenogenesis):周期性孤雌生殖也称循环性孤雌生殖。昆虫通常在进行1次或多次孤雌生殖后,再进行1次两性生殖。这种以两性生殖与孤雌生殖交替的方式繁殖后代的现象,又称为异态交替(heterogeny)或世代交替(alternation of generations)。如棉蚜从春季到秋末,行孤雌生殖10一20余代,到秋末冬初则出现雌、雄两性个体,并交配产卵越冬。

§ 生殖方式

实例:小型锤头鲨

(一)均等分裂型孤雌生殖:即卵原细胞正常进行减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,其中卵细胞独立发育为后代个体的现象。(后代为单倍体)

(二)卵核与极体融合型孤雌生殖:即卵原细胞正常进行减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,其中卵细胞与任意极体随机结合,形成“极体-卵细胞-受精卵”,并由此细胞发育成后代个体的现象(后代为2倍体)。

(三)分裂核融合型孤雌生殖:卵原细胞在进行减数第一次分裂时正常分裂,但不进行减数第二次分裂,最形成了1个极体和一个“双套卵”(diploid),由于它携带有母体的全套遗传物质,自然可以独立地发育为后代个体(后代为2倍体)。在一些偶发实例中,有的卵细胞形成后,因某种原因自然加倍,可以独立发育为后代个体(后代也是2倍体),也算作这种情况。

(四)极体融合型孤雌生殖:即卵原细胞正常进行减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,但任意两个极体间发生了融合,形成了“极体-极体”融合细胞,由于此细胞也携带有母体全套遗传物质,也可以独立发育为后代个体(后代是2倍体)。

以上四种情况在 蛾、蝶 中均有发现。另外,孤雌生殖一是区别于无性生殖,是由生殖细胞而非体细胞完成的繁殖现象。二是产生的个体多数为单倍体,或者是进行重组之后的2倍体,而非无性生殖产生的和母体遗传物质完全相同的个体。所以通常把孤雌生殖归类于有性生殖而非无性生殖。

§ 成活率

雌性动物的卵子中只拥有母体一半的基因,如果卵细胞独自发育成生命体的话,后代也只拥有母体一半的基因,也能正常发育。只拥有母体一半基因的个体叫“单倍体”。最典型的“单倍体”动物就是雄蚁,它是由蚁后的未受精卵发育成的。可以说,所有蚁后都能孤雌繁殖,而且要繁殖多少就繁殖多少,但有个问题:这样生出来的都是雄蚁,而雄蚁是不能作为工蚁,也不能直接生下后代的。

在产生卵细胞之前,生物会先产生一种“卵原细胞”。它直接由体细胞分化而成,拥有和母体一样数目的基因。卵原细胞第一次分裂,形成3个极体和1个卵细胞。卵细胞和每个极体都拥有母体一半的基因。在正常情况下,缺乏营养的极体很知趣地消失了,卵子再进行第二次减数分裂,再产生一个小的“第二极体”和一个成熟的卵子。第二极体再次消失,拥有母体一半基因的卵子日后和来自雄性的精子结合,形成受精卵,从而发育出新个体。[2]

如果在第一次减数分裂的时候,卵细胞与任意一个极体结合,形成“极体—卵细胞受精卵”,并由此细胞发育成后代个体,后代还是个“二倍体”。在这种情况下,实际上是把原本分配给卵细胞和极体的基因又掺和到一起去了,形成的极体—卵细胞受精卵的基因构成其实和卵原细胞———也就是母体的基因完全一样。这样产生的后代就是母体的“克隆体”。“亚马孙蚂蚁”可能就是这样繁殖的。实例:小科摩多巨蜥

还有另一种情况是,卵原细胞在进行减数第一次分裂时正常分裂,但不进行减数第二次分裂,最后形成了1个极体和1个“双套卵”(diploid)。它携带有母体的全套遗传物质,可以独立地发育为后代个体(后代为二倍体)。这种情况虽然后代的基因数目和母体相同,但因为它是由彼此不同的卵子基因加倍形成的,所以兄弟姐妹之间彼此不同,而且后代和母亲也不完全一样。

最后一种情况是,卵原细胞正常进行了第一次减数分裂,产生3个极体和1个卵细胞,但任意两个极体间发生了融合形成了“受精卵”。这也不是“克隆”。

简单来说,孤雌生殖可能会产生单倍体,也可能会产生二倍体,这些二倍体可能是和母体完全相同的“克隆体”,也可能是彼此不同的“走样复制品”。在科学家们对蛾子孤雌生殖的研究中,这些情况都曾遇见过。

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更新时间:2024/11/11 10:45:00