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1835年，波兰一位资深的养蜂人齐从（Dzierzon）通过长期观察发现，蜂巢里的蜜蜂是由蜂王、工蜂和雄蜂组成的；其中，蜂王和工蜂由上一代蜂王和雄蜂交配产生的受精卵发育而来，含有32条染色体、两个染色体组（即2N），是雌性的；雄蜂是由蜂王的卵细胞（N=16）直接发育而来，只含有一个染色体组。那么，雌蜂和雄蜂是怎样产生配子来繁衍后代的呢？我们知道，高等生物只有通过减数分裂才能产生生殖细胞。一种生物能否进行减数分裂，前提是该生物含有偶数个染色体组，这样成对存在的同源染色体才能在减数分裂时彼此分离，分配到两个次级精母细胞中去。蜂王有两个染色体组，所以可以像其他生物一样进行正常的减数分裂，而只有一个染色体组的雄蜂又是如何产生精细胞的呢？  何谓假减数分裂 原来，雄蜂是通过一种特殊的分裂方式——假减数分裂，来产生配子的。首先，精原细胞（N=16）在间期进行DNA的复制，体积增大成为初级精母细胞。此时的精母细胞含有姐妹染色单体，但染色体数目保持不变，仍为16条。初级精母细胞进行不均等分裂，产生两个子细胞：一个子细胞体积较小，无细胞核，不能进行分裂，最终退化死亡；另一个子细胞的体积大得多，且含有细胞核，称为次级精母细胞（N=16），可以进行减数第二次分裂。减数第二次分裂与有丝分裂基本相似，减II后期时，着丝点分裂，姐妹染色单体分离，向细胞的两极移动；同时，细胞质进行不均等分裂，含有细胞质少（有16条染色体）的子细胞逐渐退化消失，含有细胞质多的细胞体积较大（内含16条染色体），最终发育成精细胞，可参与受精作用。所以，雄蜂的一个精原细胞通过分裂最终可以产生一个精子，精子的染色体数和精原细胞相同。这种细胞分裂的方式与减数分裂不同，称为假减数分裂（如下图）。  自然界中的孤雌生殖 当时养蜂人齐从的发现引起了不小的轰动，毕竟在人们普遍的意识中，绝大多数生物都是由雌雄个体交配来繁育后代，蜂王这种“未婚先孕”的现象还真称得上“奇葩”。像蜂王这种产生的卵细胞无需受精即可发育成后代的现象，人称孤雌生殖。后来的研究发现，除蜜蜂外，也有其他生物可以借助于假减数分裂这种“奇葩”的生殖方式来繁殖后代。 与蜜蜂的生活习性相似，蚂蚁也是一种社会性的群居动物。一个蚁穴通常由蚁后、雄蚁和工蚁组成。蚁后是这个家族的“女王”，它掌管着整个巢穴，并负责产卵繁衍。其卵子若未经受精，将来就发育成雄蚁，所以，蚁后产生雄蚁的这种方式也被称为孤雌生殖。 雄蚁在性成熟后也可以与蚁后交配，通过假减数分裂来产生精子，与蚁后的卵子发生受精作用，将来可以发育成雌蚁。在众多的雌蚁中，蚁后拣选一只最中意的，用最好的食物伺喂，这只幸运的雌蚁将来就成为蚁穴中的新“女王”；其余得不到足够食物的雌蚁，明显发育不良，失去生殖能力，将来就成为“苦命”的工蚁。 除了蜜蜂和蚂蚁外，20世纪50年代，一种专门和农作物作对的蚜虫同样引起人们的注意。科学家发现，这些“小家伙”在气候恶劣的条件下可以通过雌雄交配的方式繁育后代；可当环境变得适宜的时候，它们可以通过简单的孤雌生殖，克隆出自己的“子女”。 20世纪60年代，研究人员相继发现，家蚕、竹节虫、毒蛾、枯叶蝶、黄瓜和番茄等生物中也存在孤雌生殖现象。最初，人们以为这类“奇葩”的繁殖现象只会出现在植物和一些低等动物身上，但事实并非如此。 1981年，美国科学家通过物理脉冲的方法刺激蛙的卵细胞，结果这些被人工处理的蛙卵就像被事先设定好程序一样，发育成一个个小蝌蚪。2001年，美国内布拉斯加州杜尔利海洋公园里一头成年的雌性双髻鲨生下了一头“鲨宝宝”。令人匪夷所思的是，这头母鲨一直单独生活在水池中，身边从未有雄鲨的出现，怎么就能产下幼仔呢？科学家采用了先进的DNA指纹技术进行比对后吃惊地发现，“鲨宝宝”中的DNA与母鲨的相似度高达100%，且没有来自父亲的遗传物质。换句话说，父亲根本不存在。这就说明，即便像鲨鱼这样的高等生物，也同样存在孤雌生殖现象。  过去，科学家普遍认为，高等生物都是通过有性生殖的方式产生后代的，雌雄个体通过基因重组和基因互换作用产生的生殖细胞具有广泛变异，能够明显增加后代适应环境的能力，只有低等生物才直接由母体产生后代。然而，在鲨鱼和青蛙这类比较高等的生物中的发现引起了人们对孤雌生殖的认真思考，为什么孤雌生殖能够出现在众多生物中？科学家认为，有性生殖虽然能够增强后代适应环境的能力，但是很多生物在求偶、交配和哺育后代的过程中都要耗费大量心血和能量。一些蛾蝶在发情期时通过绚丽的颜色来吸引异性，也有一些鸟类和鲸类在发情期时会借助动听的“歌声”吸引性伴侣；但不论美丽的颜色还是悦耳的声音，在吸引异性的同时也会招引天敌的捕食，所以，这种有性生殖的方式无疑增加了生存的风险。如果生物可以不经雌雄交配而是直接产生后代，无论是从安全性还是从实用性都称得上一种最佳选择。 其次，有些昆虫种群本身雄性个体就极少，例如竹节虫和粉虱，除了少数幸运的雌性可以把自己“嫁出去”外，大多数都是“剩女”，那就索性不“结婚”生孩子吧。 因此，目前大多数的科学家都认为，自然界中的假减数分裂和孤雌生殖现象是某些生物对环境的一种适应，是在自然选择的作用下促使某些基因不断变异、积累引起的。  鲨鱼卵 人类可以孤雌生殖吗 这样看来，假减数分裂和孤雌生殖都是一种正常现象，自然界里从低等生物的昆虫、黄瓜到高等生物中的青蛙、鲨鱼都能在特定时期进行这种特殊的生殖行为，那么，我们人类可不可以？ 我们知道，人的性别是由XY染色体决定的。Y染色体上有一个性别决定基因SRY，该基因一旦缺失，将导致男性的睾丸不能发育。因此，Y染色体对男性特别重要，是男性的“标配”。然而，在显微镜下可以明显看到，Y染色体比X染色体小得多，大约只有后者的1/3。为什么Y染色体会比X染色体小这么多呢？科学表明，生活在数百万年前的早期人类，其X和Y染色体的大小基本相等，这两条染色体上各有1000多个等位基因；但是，在人类漫长的进化历程中，Y染色体不断衰退，变得越来越小，今天男性的Y染色体上只剩下不到100个基因。更令人惊讶的是，英国生物学家研究发现，男性的Y染色体还在不断减小。也许500万年后，Y染色体就会消失…… 那么，将来的人类该怎样进行种族繁衍呢？地球上还有没有男性了？男性是不是要像雄性的蜜蜂和蚂蚁那样，进化出一套假减数分裂的机制来延续自己的生命呢？凡此问题，都需要我们不断进行研究与探索。 |
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