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第10章

作者:英-露西·库克 当前章节:15491 字 更新时间:2026-6-22 23:13

不需要雄性的自在生活

黑背信天翁看起来就像大块头的海鸥。尽管他们可能是22种信天翁中体形最小的一种,但其翼展仍然会让篮球巨人勒布朗·詹姆斯都显得娇小。这些海鸟庞大的身体适合动态翱翔。这是一种特殊的飞行形式,使这些信天翁能够以最少的能量消耗飞越这颗蓝色星球,借助海洋上升气流在高空翱翔数千千米,在此过程中几乎不用扇动翅膀。黑背信天翁可以在海上度过数年之久,他们的脚蹼从不接触地面,这使得这些马拉松选手成为水手、诗人和神话制造者眼中的神灵。

繁衍后代的需要粗暴地结束了黑背信天翁浪漫的游牧生活,迫使他们降落在偏远的栖息地那些喧闹、拥挤的岩石上。黑背信天翁喜欢夏威夷的岛屿,经过6个月的孤独生活后,他们每年11月会聚集在一起交配并养育一只幼鸟。这项工作不能单独完成。黑背信天翁雏鸟的生长速度非常缓慢,需要将近6个月的时间才能离开巢穴独立飞行。在那段时间里,雏鸟的父母必须组队觅食,远至阿拉斯加以北。父母中的一个在海上度过数周时间,寻找枪乌贼来养活自己和满足雏鸟不断增长的需求,而另一个则守在巢穴旁,保护他们这份吵闹又饥饿的基因投资。

这样的团队合作需要高度的信任、理解和奉献,这就是为什么黑背信天翁也象征着另一种长久耐力:单配制。黑背信天翁的寿命为60~70年,终生都只有同一个伴侣。正如生物学家所说,他们的“离婚率”是所有鸟类中最低的。他们对长期忠诚和家庭生活的热爱赢得了来自远方的赞颂。2006年,当劳拉·布什访问夏威夷时,这位当时的共和党第一夫人称赞黑背信天翁夫妇对彼此做出的终生承诺。不过,大家(尤其是布什夫妇)当时并不知道,在这些忠诚的伴侣中,有超过1/3是女同性恋。

“你不能简单地认为一对伴侣就是异性。”当我们在夏威夷莱桑岛的黑背信天翁栖息地中小心前进时,林赛·扬告诉我。

扬博士是环太平洋保护组织的执行董事,自2003年以来一直在研究黑背信天翁。很少有人比她更了解这些鸟类,而我有幸陪同这位加拿大生物学家来到瓦胡岛最西端,对位于卡伊娜点的栖息地进行每周例行普查。卡伊娜点像一根指向海洋的手指,锯齿状的火山山脊仿佛巨龙的后背,地上是缓和起伏的黄沙,爬满多叶的本地匍匐植物。这里狂野多风,是一个与火奴鲁鲁的风情酒吧和高层公寓完全不同的世界。因此,卡伊娜点是许多濒危海鸟(信天翁、鲣鸟和鹱类)的珍贵保护区。在过去的20年里,唐纳德·特朗普梦寐以求的那种巨大的金属栅栏,保护着这些鸟类简陋的地面巢穴免受野猫、入侵的大鼠和野蛮的越野车的伤害。在保证内部安全的情况下,莱桑岛已成为海鸟的天堂,并意外地蓬勃发展成扬所说的“世界上‘同性恋动物’比例最大的地区”。

生物学家对夏威夷的黑背信天翁已经进行了一个多世纪的观察记录,但直到2008年才发现了他们非常规的婚姻方式。原因也很容易理解。我跌跌撞撞地追上扬的脚步,不停地被无数隐蔽的鹱类洞穴绊倒(这些洞穴像捕兽夹一样分散在地面),却被一群体形和鹅一样大的鸟盯上了。所有鸟都带着同样的固定表情,因为脸上的羽毛而看起来困惑又愤慨。不管是从他们的身体还是行为看,我都无法区分性别。

有一个地方被扬的同事称为“单身酒吧”,我在这里看到鸟类用仪式化的舞蹈热情地互相求爱。几只黑背信天翁会聚集在一起,像一个无声的迪斯科舞厅里的舞者一样摇着头。过了一会儿,其中一对的节奏会互相同步,然后他们之间的互动升级,开始嗅闻对方的“腋窝”,上下敲击鸟喙并在空中摇摆,然后发出哀怨的哞哞声。

单身个体会花数年时间参加这些黑背信天翁“迪斯科舞会”,评估每个舞伴的才能,最终选择一个伴侣。鉴于他们将共度漫长的余生,这种谨慎当然是明智的。黑背信天翁需要找到一个可以与之交流和协调的伴侣,所有这些同步舞蹈似乎都是考验的一部分。这是一场精彩的表演,与阿根廷探戈一样充满激情。对我来说,哪对有好事发生是显而易见的,随着越来越协调的舞蹈引发共振,你几乎可以感受到他们之间迸发出的激情。但并没有迹象显示这对伴侣是异性还是同性。就连扬也没有办法分辨,当我问起时,她只是耸了耸肩。

然而,有一个奇怪的现象让扬和她的同事保护生物学家布伦达·曹恩认为,这些鸟一定有什么特别之处。一只雌性黑背信天翁在每个繁殖季节只能产下一枚卵,因为她需要投入太多的能量,所以她无法再产卵。然而,在卡伊娜点的许多巢穴中都有两枚卵,或者有一枚就产在外面,仿佛是从巢中滚了出来。

科学家称这种现象为“超常产卵”,自1919年以来,在夏威夷就常常能记录到这种现象。鸟类学家为这些双生蛋想出了很多解释,但都不太可能成立。有人认为有些雌性确实有能力产下两枚卵,而另一个人则指出是其他雌性将卵“倾倒”在这些巢穴中。后一种理论是20世纪中叶的信天翁科学元老哈维·费希尔提出的,他还带着保守的观点热情地宣称,“滥交、一雄多雌制和一雌多雄制在这个物种中闻所未闻”。但事实证明,这个论断确实有些鲁莽了。

这些传统主义者从来没有想过对这些超常产卵的黑背信天翁进行性别检查,来确定他们是不是真的一雌一雄。但美国鱼类和野生动物管理局的生物学家布伦达·曹恩这么想了,当时她正在附近的考艾岛研究一个黑背信天翁群体。曹恩注意到,有些特定的巢穴每年都会出现两枚卵。黑背信天翁会年复一年地回到同一个巢穴,因此超常产卵的出现不可能是随机的,这种情况是在同一对配偶身上反复发生的。曹恩凭直觉从一对超常产卵的黑背信天翁身上取下羽毛,并将它们寄给林赛·扬,以便在实验室中分离出DNA,通过基因确定这些鸟的性别。

当结果显示两只鸟都是雌性时,扬认为她一定是弄错了。“我的第一反应不是‘我有了一个伟大的发现’,而是‘我把实验搞砸了’。”

所以,扬对卡伊娜点的每一对超常产卵夫妇取了样。实验结果表明她们全是雌性,让扬觉得自己一定是在野外调查阶段搞错了。因此,她又回到栖息地采集了更多的血样,但依然得到了同样的结果:这些黑背信天翁伴侣都是雌性。

她的下一个反应是:“除非这个结果是完全无可争辩的,否则没有人会相信我。”因此,她花了大约1年的时间来检验实验室结果,以保证实验结果的准确性。最后,扬重复进行了4次以上的野外采样和实验检测,才有信心公布结果。最终结果确实令人震惊:自2004年以来,卡伊娜点的125个鸟巢中有39个属于雌性–雌性配对,其中有20多个巢从未观察到超常产卵现象。

自2004年他们开始在卡伊娜点进行记录起,数据就一直保持一致:每年大约有1/3的黑背信天翁伴侣都是雌性与雌性配对。扬认为,这些雌性一定是寻找机会与雄性交配,但随后选择与另一只雌性同窝孵卵。

但是,她们为什么要这样做?

事实证明,这些雌性黑背信天翁在各个方面都是先驱者。卡伊娜点的栖息地相对较新,20世纪80年代后期,人们对这一地区开展了保护工作,清除了入侵性捕食者和越野车辆的威胁,从那以后黑背信天翁才开始在这里筑巢。在此筑巢的个体是其他无人的夏威夷群岛(如莱桑岛和中途岛)上大型群体的后代,那些岛屿上有超过100万只成年个体繁殖。

年轻的雌性黑背信天翁往往喜欢冒险,她们会从出生的地方飞到新的区域。年轻的雄性更有可能待在家里,并在出生地进行繁殖。这使得卡伊娜点和考艾岛等新的繁殖地点缺乏可以合作繁殖的雄性。由于黑背信天翁无法只依靠单亲养育幼鸟,这些富有开拓精神的雌性黑背信天翁就从现有夫妇中选择雄性作为精子捐献者,然后与另一位雌性合作,共同辛勤抚养幼鸟。

虽然两只雌性黑背信天翁都可能产下受精卵,但其中只有一枚卵能够孵化。鸟类有孵卵区(其腹部有一片没有羽毛的区域,用于调节卵的温度),但只够孵化一枚卵。所以,其中一枚卵总是会被丢弃。不过哪一枚被丢弃似乎是完全随机的。两只雌性之间几乎不可能发生竞争并将对方的卵推出巢穴。扬非常确定,雌性并不知道哪枚卵是自己的,她们似乎只知道要坐在某个圆形的东西上。“我甚至见过有雌鸟试图孵化一个排球。”她告诉我。

因此,雌性黑背信天翁与另一只雌性伴侣进行繁殖的成功率最多只有与雄性伴侣繁殖的一半(只有一半的可能将自己的基因遗传下去)。但这也比根本不繁殖要好得多。这些创新的全雌性伴侣面临的主要挑战在产卵后的头几周。异性伴侣中的雄性会首先孵卵,这样饥饿的雌性就可以休息三个星期,吃下大量的枪乌贼来补充产卵消耗的能量。如果两只雌性都下了蛋,那么其中一只必须留在巢穴中孵卵,也就意味着她得忍饥挨饿。因此,全雌性伴侣的弃巢率更高。但是,扬告诉我,如果她们克服了这个障碍,那么雏鸟的出飞率将与异性夫妇一样高。

她说:“如果她们能坚持到卵孵化,就一样能养好小鸟。”

其中一些雌性黑背信天翁会与雌性合作一两个繁殖季,然后换一个可挑选的雄性伴侣。鉴于雌性的数量比较多,扬认为卡伊娜点的雄性黑背信天翁成了更为挑剔的性别。她的观察数据表明,这些雄性会喜欢已经成功养育了一只幼鸟的好妈妈,不去管这只雌性作为伴侣合不合适。有趣的是,这种“逆转”性选择的情况并没有像理论所预测的那样导致雌性竞争加剧,而是导致雌性合作行为增加,这大概会让达尔文抓狂。

一些雌性黑背信天翁可能从不改换雄性伴侣,即使不是终身伴侣,也会多年维持同性伴侣关系。扬不知道这是为什么,但她们的结合似乎很有效。在我们的卡伊娜点栖息地之旅即将结束时,扬向我介绍了其中一只这样的雌性黑背信天翁:99号,又叫“格雷茨基”。

“这实际上是一个男性名字。”扬笑着说,看起来有些尴尬。一些科学家不赞成给动物起名字,如果弄错了性别,就更糟了。早在知道黑背信天翁会同性结合之前,扬就遇到了这只鸟及其伴侣,并认为这是一只雄性。这位年轻的生物学家以她最喜欢的加拿大冰球运动员、方下巴的猛男韦恩·格雷茨基的名字给这只鸟取了个绰号,那位“有史以来最伟大的冰球运动员”的球衣号码恰好是99号。

虽然性别不对,但我觉得这个冰球冠军的名字似乎很适合这只鸟。自从扬17年前开始监测这些黑背信天翁以来,格雷茨基和她的雌性伴侣就一直在一起,实际上她们相守的时间可能更长。在那段时间里,她们已经成功地共同抚养了8只幼鸟,她们的后代也繁殖了另外3只幼鸟。无论是在异性还是同性伴侣中,她们都是当地繁殖最成功的一对黑背信天翁。

那么,她们的长期繁殖成效背后的秘诀是什么?

首先,我认为她们选择的巢址很优质。格雷茨基自豪地停在栖息地的最高点,可以欣赏到壮丽的日落美景,俯瞰着栖息地的广阔土地,眺望着太平洋汹涌的海浪。更重要的是,她们并不像其他一些夫妇那样把鸟巢建在裸露的沙子里,那是不明智的。她们的巢令人过目难忘,是一个泥土和植物做成的环,藏在夏威夷本土野蔷薇灌丛的叶子下。这种深绿色的矮灌木会为她们的雏鸟提供重要的掩护。雏鸟长着柔软的灰色羽毛,并且不会排汗,在夏威夷炎热的阳光下曝晒对新生雏鸟来说是一个非常严重的威胁。雏鸟唯一能做的就是躺在巢穴里,把笨重的大脚伸到阴凉处试图降温。我在午后的高温下像猪一样大汗淋漓,因此对雏鸟的行为印象深刻,这种降温系统本来可以在演化中得到改进。

格雷茨基的第9只雏鸟随时都会孵化。当扬温和地鼓励格雷茨基站起来,露出她的蛋让科学家检查时,这只鸟防御性地对着我们敲击嘴巴。扬惊讶地发现蛋上仍然没有要裂开的迹象。通常情况下,有经验的父母孵的卵会先孵化,通常在65天后,雏鸟就会出壳。这只雏鸟和今年该栖息地的其他雏鸟一样迟到了,扬认为这与最近的气候变化有关,值得关注。

扬退后一步做好记录,格雷茨基弯下身体遮住蛋,并发出尖锐的叫声。“她在和她的雏鸟说话。”扬告诉我。我想象着格雷茨基大概在鼓励她的雏鸟快点出壳,她很可能一直在这样做。黑背信天翁有一系列的声音和身体动作来促进互相之间的交流,令人印象深刻。聊天从小就开始了:即使在这个未出生的阶段,9号雏鸟也可以回应它的妈妈。

黑背信天翁伴侣成功的关键在于沟通、协调与合作。格雷茨基和她的伴侣显然已经做到了。扬告诉我,当格雷茨基的搭档最终从阿拉斯加捕鱼归来接替“冰球冠军”照看鸟卵,以便让她去觅食的时候,两只鸟沉迷于同步的爱情舞蹈,像异性黑背信天翁伴侣那样互相爱抚和梳理羽毛。

“她们做的每件事都与异性伴侣完全相同。在我们能够辨别的行为中,同性和异性伴侣之间没有区别。”她告诉我。

这些亲密的身体动作通过刺激“拥抱激素”(催产素)和多种让人感觉良好的内啡肽的释放,加强了鸟类之间的亲密关系,就像人类的接吻、爱抚和性行为一样。除了促进爱的感觉,催产素还可以降低压力水平并促进社会认知,这对于在海上飞行数周或数月后寻找伴侣以及缓解极度饥饿带来的创伤都非常有用,更不用说避免在拥挤、竞争激烈的筑巢环境中与邻居发生冲突了。

在鸟类中,高水平的“社交梳理”与合作育幼和低“离婚”率有关。也许格雷茨基和她的伴侣繁殖成功的秘诀就在于她们的亲密无间,这让她们多年来一直彼此深爱。

“黑背信天翁就像人一样,”扬突然用罕见的拟人化语言承认道,“很大一部分个体是单配制的,并且长期与同一个伴侣在一起。跟人类一样,也有一些个体会婚内出轨,有一些会离婚……各种关系都存在。”

这些关系的范围现在还包括对长期关系的承诺,以及通过从其他已具有伴侣的雄性那里获得精子来生产下一代。因此,扬的研究可能削弱了黑背信天翁作为异性单配制象征的形象。但这个形象本来就是一个不切实际的投射,是西方宗教非自然的道德愿望强加给这些鸟的。

相反,这些事实暗示了一些更鼓舞人心的东西:自然界中性别角色的先天灵活性,以及动物们进行行为创新,应对具有挑战性的新的社会和生态环境的能力。随着生态环境恶化,这将变得越发重要。超过65%的夏威夷海鸟在低洼的珊瑚礁岛上筑巢,因此受到海平面上升的严重威胁。95%的黑背信天翁以及其他濒危的鲣鸟和鹱类在中途岛和莱桑岛上筑巢,但预计到21世纪中叶,这两个岛都将被海水淹没。

因此,这些开拓性的女同性恋者在新的高地建立了新的栖息地,实际上是在保护她们的物种。

如果科学界能够暂时摘下以异性恋为中心的有色眼镜,重新审视其他两性趋同且雄性较少的物种,可能也会发现其他雌性合作繁育的例子。一篇发表于1977年的论文记录了加利福尼亚州圣巴巴拉岛筑巢的西美鸥(Larus occidentalis)出现“超常产卵”和“雌性同性配对”的现象,表明肯定有更多女同性恋海鸟伴侣,遗憾的是这篇论文鲜为人知且很少被引用。

这篇论文的作者是来自加利福尼亚大学的乔治·L. 亨特和莫莉·华纳·亨特,他们认为该研究是关于鸟类同性配对的第一份报告,尽管他们知道早在1942年就有关于环嘴鸥超常产卵的报道。论文中的西美鸥雌性配对占所有繁殖配对的14%,也被认为是对岛上雄性西美鸥短缺的一种适应。随后,在马萨诸塞州鸟岛的粉红燕鸥(Sterna dougallii)中也报告了类似的情况,扬博士确信还会有很多其他的例子等待被发现。

黑背信天翁并不是生活在夏威夷的唯一女同性恋先驱。在瓦胡岛的最后一天,我疯狂地跑遍了整个岛,想见到一种更进一步、完全没有雄性的生物。哀鳞趾虎(Lepidodactylus lugubris)的种群全是雌性,没有雄性。这是一个超级成功的物种,在没有任何雄性的情况下通过自我克隆在这些岛屿立足。

完全由雌性组成、靠自我复制延续的蜥蜴听起来像是来自科幻小说,让我完全无法抗拒。我一听说瓦胡岛上有这种动物存在,就立即向各位爬行动物学家发出了一堆紧急电子邮件。几次之后,我最终联系上了住在岛另一边的名为安伯的女士,她显然可以带我寻找这种动物。

安伯·赖特博士是夏威夷大学生态学助理教授。按照和她在电子邮件中的约定,我成功找到了她。当时她正在大学农业研究站的一个角落里修剪长草,我的突然出现吓了她一跳——由于割草机震耳欲聋的轰鸣声,她听不到我从后面靠近。之后,赖特博士慷慨地同意带我去找这种神奇的壁虎。

这个大学研究站是夏威夷农耕生活的一个缩影:芋头、甘蔗和咖啡等当地作物整齐地排列在小块土地上,旁边是高耸青翠的火山山脊。我的野生壁虎追逐活动结束于这片农业田园中最不健康的角落——垃圾堆。

壁虎是夜行动物,白天需要躲避可能的捕食者。她们没有眼睑,我猜想这可能会让她们难以在夏威夷耀眼的阳光下睡觉。赖特抬起一大块废弃的塑料栅栏板,我终于发现了她们。大约6只哀鳞趾虎被粗鲁地惊醒,并急忙寻找掩护。这位生态学家、专业的蜥蜴饲养员弯下腰,果断又轻巧地抓住一只仔细检查。

哀鳞趾虎尽管如此独特,却长得很普通,身体呈不起眼的米色,尾巴又长又肥,体长(不包括尾巴)约4厘米。像所有的壁虎一样,如果被捕食者捕获,她就会断尾逃生,断掉的尾巴以后会重新长出——这种生物的第二个很像科幻小说的特征。她的第三种超能力是能够在任何表面上攀爬,无论多么光滑。利用足部的黏性垫,她可以随意倒挂在天花板上。赖特鼓励我去感受她伸出的小手。确实很黏。这种黏性不是因为什么类似胶水的物质,而是因为她的足部纳米级的纤维会与接触的任何东西交换电荷,从而附着在上面。这种附着机制非常有效,美国宇航局正在利用它来开发一种“宇航员锚”,让机器人在太空进行维修时能够固定在空间站的外部。

赖特把她翻过来,透过肚子上半透明的皮肤,我可以清楚地看到她腹股沟里有两个白色的斑点——大约有嘀嗒糖那么大。“那些是她的卵。”赖特告诉我。与其他大多数动物不同,这只小壁虎的卵不需要精子来完成受精。她所要做的就是找到一个安全的地方来安置卵,无须任何雄性参与,这些卵就能孵化成母亲的完美小复制品。

这只壁虎看着我,舔了舔她金色的眼球。她没有眼皮,所以无法通过眨眼来润滑,舔舐是滋润眼睛的唯一方式。她脸上挂着某种神秘的微笑。因为她没有面部肌肉,所以这其实是一个固定的笑容,没有流露任何真实的情感,但又似乎恰到好处。我也回以微笑。

这种小壁虎已经演化出一种狡猾的方法来应对繁重的繁衍工作。她不需要寻找合适的异性并努力吸引对方的注意,已经摆脱了这种耗能的考验。她也不需要额外储存能量以供成功交配,更不需要冒着被当场吃掉的风险——交配对参与者来说是一件分散注意力的事情,猛烈的交配动作使其非常容易被捕食者发现。

这种鳞趾虎是一个雌性蜥蜴制造机,在她短短5年的生命中,能够繁殖出300多个自己的克隆体。

当然,这原本是不可能的。卵子和精子是通过减数分裂过程产生的。在这一过程中,生殖细胞的染色体复制之后,细胞会分裂2次,产生4个子细胞,每个子细胞都有原始细胞的一半DNA。这意味着卵子只含有体细胞一半数量的染色体,精子也是一样。正是卵子与精子的结合恢复了染色体数量的平衡,为下一代做好准备。

哀鳞趾虎演化出了某种方法,欺骗了这个基本过程。她加入了一个非常独特的雌性俱乐部,该俱乐部由大约100种已知的脊椎动物(包括鱼类、蜥蜴和两栖动物等)以及许多只有用显微镜才能看到的无脊椎动物组成,这些动物的性生活(或者说,缺乏性生活)正在全面推翻传统的演化范式。

她们独特的无性生殖能力被称为“parthenogenesis(孤雌生殖),来自希腊语,意思是“处女”和“出生”。这种能力使哀鳞趾虎不仅可以在夏威夷群岛生存,还可以栖息在斯里兰卡、印度、日本、马来西亚、巴布亚新几内亚、斐济、澳大利亚、墨西哥、巴西、哥伦比亚、智利等许多地方。事实上,你前往任何太平洋或印度洋沿岸温暖的地区,都可能遇到哀鳞趾虎。她们在傍晚户外昏黄的光线下闲逛,贴心地为你吃掉蚊子,并愉快地嘁嘁喳喳叫。

想想真是令人难以置信,但全球数量庞大的哀鳞趾虎都是少数原始雌性的克隆。作为一个物种,她们的全球影响力和适应性引出了一个问题:到底为什么要为交配烦恼呢?

这是“问题之王”,也许也是演化生物学中最大的谜题。你看,交配是代价高昂的行为。除了寻找和吸引配偶的种种麻烦,它还导致物种的繁殖潜力减半,因为实际上只有一种性别(一半的个体)可以产卵。

孤雌生殖物种的增殖速度是有性生殖物种的两倍。她们能快速繁殖和扩散,很适合开拓新的栖息地。哀鳞趾虎在公元400年左右与波利尼西亚人一起抵达夏威夷,并在“二战”时期搭乘船只扩散到整个太平洋。她们在抵达的任何地方几乎都能站稳脚跟。像许多其他孤雌生殖物种(例如大理石纹螯虾和一种南极蠓——Eretmoptera murphyi)一样,哀鳞趾虎被认为是“杂草物种”或“外来入侵物种”。这是一个贬义且高度主观的标签,在像夏威夷这样的年轻火山岛上有点儿讽刺,因为那里几乎没有什么生命可以自称真正的本地物种,尤其是人类。

这些单性“杂草物种”是爆炸性的机会主义者,其快速增殖可以胜过繁殖速度较慢的有性生殖。尽管孤雌生殖具有经济优势,但全雌性物种依然是少数派。大自然仍然沉迷于性别之分。

无性繁殖的问题是所有后代的基因都与母亲相同。从本质上讲,这是近亲繁殖的终极形式,除了减数分裂期间偶尔出现的复制错误,没有办法创造更多的遗传多样性。因此,无性繁殖的动物更容易受到寄生虫、疾病和环境波动的影响,缺乏基因多样性来应对这些问题。

如果没有瘟疫且环境稳定,雄性就显得有些多余了。但对雄性来说幸运的是,世界在不断变化,我们需要有性生殖来重新洗牌,以保持遗传多样性。有性生殖的优势在演化中被保留下来,这就是最成功的“杂草物种”通常会采用两种繁殖方式的原因。

有一种自我克隆的小生物擅长破坏人工种植的作物,让园丁熟悉又痛苦。是的,我说的是蚜虫。这种吸食汁液的小型昆虫大约有4 000种,破坏农作物且传播疾病,非常不招人喜欢。不过,在克隆圈子里,蚜虫可是专家。

在夏季开始时,一只雌性蚜虫会生下50~100只雌性后代,每只体内都有正在发育的胚胎。就像胖乎乎的绿色俄罗斯套娃一样,这种世代重叠将若虫的成熟时间缩短至10天,使蚜虫的数量可以成倍增长。例如,某些种类的甘蓝蚜(Brevicoryne brassicae)在一个繁殖季节中最多可以繁殖41代。因此,理论上来说,如果不被瓢虫吃掉,夏初孵化的一只雌性蚜虫可以产生数千亿个后代。

在秋天,一旦作物被啃食殆尽,并且蚜虫种群达到一定的数量,雌性蚜虫就会与雄性蚜虫交配,进行有性生殖并产下具有必要遗传多样性的卵,以应对来年可能的环境变化。这是一种预防机制,将蚜虫变成了园丁最大的敌人。最后,蚜虫总是赢家。

因此,雌性蚜虫需要靠雄性来维持遗传多样性。此外,雄性有另一个重要作用:有性生殖可以防止减数分裂过程中自然发生的有害突变积累。在有性生殖的物种中,当精子和卵子结合时,借助对方的健康基因,这些复制错误就会被消除。无性繁殖物种没有这种奢侈的机制,因此这些错误注定要一直复制,数量不断增加,直到引发遗传学上的“突变崩溃”。

这听起来很不好,也解释了为什么与那些至少部分有性生殖的物种相比,完全无性生殖的物种常以短命著称,为这些恣意挥霍的全雌性物种打上了“演化死胡同”的负面烙印。

有性生殖物种约出现在100万~200万年前,而无性生殖的物种历史很少超过10万年,或者至少理论上如此。但是有一批全雌性物种公然蔑视了这一预测。正如传奇生物学家约翰·梅纳德·史密斯所说,这些“演化恶棍”已经引起了科学界的恐慌,对整个性别问题质疑。

你可能会觉得自己有很长一段时间没有性生活了,但与蛭形轮虫相比,这算不上什么,这种动物对独身的执着在动物界是无与伦比的。这些扁形动物的微观近亲已经大约8 000万年没有尝过性生活的味道了。轮虫纲的所有450种轮虫都是雌性的。她们在半咸水中生活,例如水坑和污水处理池等地方,这放在Tinder(一款相亲软件)的个人资料中恐怕没什么吸引力。但这些自我复制的姐妹并不在乎,因为她们已经解决了在自然选择中生存和无性生殖情况下演化的难题。

蛭形轮虫能够在演化中如此长寿的原因是一个科学家持续研究并引发大量思考的领域。然而,她们成功的秘诀之一似乎是能够从其他生命形式“窃取”基因,这很可能是通过其食物实现的。

蛭形轮虫的饮食并不令人羡慕,鉴于其生活环境,这也没什么好奇怪的。她们主要靠一些“有机碎屑”(别问是啥)、死细菌、藻类和原生动物为食,可以说是任何能放进嘴里的东西她们都吃。一些科学家认为,蛭形轮虫可以从食物中提取DNA,并通过一种被称为“水平基因转移”的过程来完善自己的基因组。研究表明,这些轮虫中多达10%的活跃基因可能是从其他物种那里偷来的。总而言之,蛭形轮虫可能整合了来自500多个其他不同物种的外来DNA,拼接成了自己的弗兰肯斯坦式基因组。这一过程是否通过吞食完成尚无定论,但这些窃取的基因在没有交配行为的情况下,为蛭形轮虫提供了急需的遗传变异。这些外来基因也可能造就了蛭形轮虫的另一种超常能力:对干旱和辐射极强的抵抗力。

在自然界版的电视真人秀节目《幸存者》中,蛭形轮虫可能是存活到最后的生物。她们可以经受数年的干燥和高强度辐射。据我们所知,她们是地球上抗辐射能力最强的生物,甚至超过了著名的水熊。蛭形轮虫可以承受足以将你或我融化成脓水的辐射的100倍剂量,还能转身就生几个健康的女儿。

蛭形轮虫之所以能够在如此苛刻的环境中生存下来,并复制出有生命力的后代,是因为其遗传信息整合了外来基因,能够编码修复断裂DNA的酶。她们所居住的临时水源经常会干涸,在等待下一场雨的过程中,蛭形轮虫可能要当很多年的“干尸”。这种脱水对她们的DNA具有与辐射相当的破坏作用(只是不那么极端),好在她们偷来的基因修复工具包能够帮助修补。一个附加的益处是,这也可能是蛭形轮虫在没有雄性的情况下存活数百万年的秘诀:窃取基因和重建基因组的过程可能为蛭形轮虫提供了与有性生殖一样的演化优势。

这是个大新闻。在蛭形轮虫出现之前,有性生殖已经垄断了改组基因的市场。但现在我们发现至少还有一种其他方式(雄性们,请注意)。

事实证明,许多其他全雌性物种一直在隐藏自己的年龄,并且其演化的健康程度比预期要好。她们已经演化出各自的隐秘方式来应对突变崩溃和遗传单一性的威胁。2018年,人们发现单性钝口螈已有500万年的历史。这个物种能够长久生存的原因是“偷窃生殖”。她偶尔会从密切相关的物种那里偷取精子,这些精子用于刺激卵子而不是给她的卵子授精。然而,她会每千年一次将“偷来”的精子的一部分基因整合到自己的基因组中,以保持遗传多样性。

这是激动人心的时刻。这种遗传诡计的发现模糊了有性生殖物种和无性生殖物种之间的界限,甚至挑战了物种的基本定义。这些全雌性的先驱者正在挑战关于性别普遍性的异性恋主流传统观点,并为遗传学和演化生物学开辟了新的研究领域。例如,不同克隆谱系之间尽管遗传基因相同,但存在惊人的生理和行为差异,这表明表观遗传学(基因表达方式的差异)可能在发挥作用,并促进了一些变异的产生,即使在这些基因相同的物种中也是如此。

至于哀鳞趾虎,其孤雌生殖的秘诀在于这是两个近缘物种的杂交种。杂交种通常被认为是不育的,本应该不能繁殖。但是反生物学常规的哀鳞趾虎没有阅读这份使用说明书,相反,这种杂交触发了她的克隆开关。

哀鳞趾虎的杂交父母物种在遗传上相距够远,使得其染色体组不能配对;但他们的亲缘关系又近到支持进行某种形式的减数分裂。这种杂交方式的“最佳击球点”可能也触发了许多其他已知的单性脊椎动物进行孤雌生殖。由此产生的克隆雌性个体仍然缺乏有性生殖的基因混合机制,这种机制能够提供稳定的变异来对抗环境变化。但是,在她们特殊的减数分裂过程中,不同的杂交染色体组之间似乎发生了一些混合,有助于限制近亲繁殖的不利影响随时间积累。一些个体甚至还有另外一套染色体,这意味着杂交种也在进行杂交。这可能赋予了她们进一步的遗传变异,并延长了物种的寿命。这一切都是很新的知识。就像原版《银翼杀手》电影中的Nexus-6(第6代复制人)一样,这些克隆物种的寿命比预期的要长,但并没有人知道到底会有多长。

这些单性小蜥蜴最令人好奇的特征是,尽管不需要通过交配来繁殖,但她们并没有完全戒掉交配的习性。40年前,以色列教授耶胡达·L. 沃纳博士在柏林发表了一篇晦涩难懂的论文,描述了瓦胡岛上这些哀鳞趾虎的“同性性行为”。他观察到雌性互相攀附和爬跨,一只扮演“雄性”角色,另一只扮演“雌性”角色。

这并不是关于蜥蜴女同性恋的唯一报告。全雌性的沙原鞭尾蜥在产卵前也会长时间沉迷于求爱和“交配”行为,甚至采用其近亲喜欢的“甜甜圈”交配姿势。最初,这些“拟交配”行为被认为只是简单的退化,是过去交配行为的残留。但为什么要扮演不同的性别角色呢?

在许多有性生殖的蜥蜴物种中,求偶和交配是刺激产卵所必需的。由于没有雄性帮助刺激卵巢排卵,这些狡猾的雌性沙原鞭尾蜥就通过转变“性别角色”来互相帮助。

当两只雌性沙原鞭尾蜥被饲养在同一个容器中时,她们会在每个月的产卵周期轮流转换性别角色。第一个月,其中一只蜥蜴作为爬跨的“雄性”,而下个月她则会扮演被爬跨的“雌性”。这种奇怪的角色扮演程序是由激素驱动的。一旦被放置在同一个围栏中,两只雌性蜥蜴的周期就会同步而相互交错——大约每两周会有一只蜥蜴排卵。排卵后体内高水平的孕酮会触发雌性表现出雄性行为,开始爬跨。这种复杂的行为是由神经回路控制的。在雄性动物体内,这一神经回路通常受睾酮控制,但在单性的沙原鞭尾蜥中也会被孕酮激活。这种机制让这些全雌性的蜥蜴能够转换性别角色,并最大限度地提高生育力。研究证实,没有机会进行拟交配行为的沙原鞭尾蜥产卵的数量很少。

这些单性沙原鞭尾蜥已经超过了该物种的预期演化年龄,并最大限度地提高了她们的繁殖适应性,而这一切都是在没有雄性的情况下进行的。但这种全雌性群体是乌托邦还是反乌托邦社会呢?

20世纪80年代,俄克拉何马大学的贝丝·勒克博士进行了一项绝妙的实验,选择了几种不同的鞭尾蜥(既有无性生殖的物种,也有有性生殖的物种),并将其安置在同一个围栏中,进行近距离观察。全雌性物种的行为与有性生殖物种截然不同:同性伴侣更有可能共用洞穴,而有性生殖的物种晚上则多独自休息。有性生殖个体之间的互相攻击行为也比无性物种多出4倍。有性生殖的物种在试图偷取食物时会发生更多的打斗,进行更多的追逐,并且优势等级之分更明显。

全雌性克隆体的DNA序列100%相同,这使得她们之间的亲缘关系比有性生殖的鞭尾蜥要近得多。这种密切的亲缘关系可以解释她们之间合作行为的增强。勒克观察到,有性生殖的鞭尾蜥的大部分攻击行为都是由雄性个体发起的,这表明至少在鞭尾蜥中,雄性的缺席会让群体更加包容。所有这些都让我想转世成为一只单性鞭尾蜥。

沙原鞭尾蜥坚定地扛起了无雄性生活的大旗。这些全雌性物种的成功展示了两性冲突的一个新维度:雄性不仅要为了卵子的受精权而竞争,还可能要为了基本的存在而竞争。现在人们认为,雄性提供的遗传多样性没有以前我们以为的那么重要了,没有了雄性的负担,全雌性群体的繁殖力是两性兼有群体的两倍。最近的数学模型表明,演化不一定偏向有性生殖,即使它的确增加了有益的变异。因此,性别问题仍然是一个谜。

但是,对于更复杂的社会,雄性不仅仅是精子捐献者或排卵刺激者,那么他们应该能安然存在了吧?最近日本的一项发现表明可能也不行。

2018年,京都大学的矢代敏久报告发现了第一个全雌性白蚁群体。先前研究者在一些蚂蚁和蜜蜂物种中已经记录了全雌性群体,但这些物种的群体本身就主要由蚁后和雌性工蜂组成。矢代的发现很重要,因为白蚁群是由蚁后和蚁王通过有性生殖产生的两性后代组成的。在传统的白蚁群体中,两性都被认为在维持复杂社会方面发挥着重要作用。因此,雄性的缺失将兼具遗传学和社会意义。

从人类的角度来看,白蚁是社会性昆虫世界中不受欢迎的弃儿。蜜蜂因其授粉技能而受到称赞,蚂蚁因其勤劳而得到赞美,但白蚁则是对人类文明的侮辱,啃噬着我们珍视的一切:我们的图书馆、家园,甚至是我们的现金——2011年一群游荡的白蚁钻进了一家印度银行,吃掉了22万美元的钞票。

白蚁是最初的“反资本主义无政府主义者”,坦率地说,这更值得我们尊重。自恐龙时代以来,白蚁就一直在做着惊人的事情,通过劳动分工维持复杂的社会。白蚁种植真菌,将纤维素转化为糖,还建造了配有“空调系统”的巨大摩天大楼。现在我们可以将推翻父权制也添加到该列表中。

矢代博士的团队从日本的15个地点收集了74个成熟的树白蚁(Glyptotermes nakajimai)群体。其中37个群体全都是雌性个体,而其余的则是两性都有。与两性群体相比,全雌性群体中的个体有一条额外的染色体,表明这两种树白蚁群可能正在分化成不同的物种,最初在大约1 400万年前就开始分道扬镳。

这两种树白蚁群的社会构成也不同。在两性群体中,蚁王和蚁后生下雌性工蚁和雄性工蚁,工蚁承担从保姆到武装警卫的各种工作,而且在以后的生活中工蚁往往会继续繁殖。而全雌性群体则由大量合作的蚁后统治,兵蚁的数量较少。矢代博士据此推测,全雌性兵蚁甚至可能比两性蚁群中的兵蚁效率更高。

在之前的一项研究中,矢代博士发现雌性白蚁通过“关闭精子通道”并封闭腹部的精子储存器官(受精囊)来控制向无性繁殖的转变,这样雄性就无法再为卵子授精。这样的蚁后会继续进行孤雌生殖,产生与自己基因相同的雌性后代。

有可能雌性树白蚁也通过关闭受精囊,主动拒绝了与雄性进行有性生殖。这种科幻场景不太可能发生在蚁后的刻意控制之下,但矢代得出结论,这种革命性的全雌性白蚁社会提供了第一个证据,证明“雄性曾经在某些动物社会中发挥过重要作用,但如今他们在这些社会的新演进形态中已可有可无”。

性别似乎正在失去其演化优势。这对雄性来说可能不是什么好消息,但能用于拯救大量可以克隆的极度濒危物种。

近年来,在许多地方的许多物种中,人们都意外地发现了孤雌生殖,例如内布拉斯加州的鲨鱼。这个支持共和党的美国内陆州并不以海洋生物、奇迹或女性解放而闻名。但是,奥马哈的一家动物园水族馆里的双髻鲨分娩震惊了世人,也改变了这些刻板印象。与这头雌性双髻鲨被饲养在同一个水族箱中的是另外两头雌性双髻鲨以及各种鳐鱼,那么谁是爸爸(或者在哪里)?

雌性鲨鱼有能力将精子储存数月甚至数年,因此人们认为这条鲨鱼(我们称她为玛丽)在被捕获之前就已经交配过了。然而,故事还在继续。小鲨鱼出生几天后就被刺鳐杀死了,这虽然是个不幸的悲剧,但让研究人员有机会进行基因分析,结果发现小鲨鱼身上没有“来自父系的DNA”。当地报纸以此为契机,将一人多长的鲨鱼比作圣母玛利亚。

这只雌性鲨鱼自身的遗传物质在减数分裂过程中相互结合,而不是通过受精过程与雄性的精子结合。次级卵母细胞包含一半的雌性染色体,通常会发育成卵细胞,卵细胞与第二极体融合——后者含有与卵细胞中相同的遗传物质。这两个单倍体细胞共同形成了新双髻鲨所必需的完整二倍体细胞。这条鲨鱼并没有出现任何异常情况,因此当时人们尚不清楚引发这一事件的原因。

鲨鱼中的发现触发了该领域的另一场范式转换。孤雌生殖在软骨鱼类(鲨鱼所属的原始鱼类类群)中是前所未闻的。他们现在加入了无性恋潮流中,同样的“弄潮儿”还有硬骨鱼、两栖动物、爬行动物和鸟类。孤雌生殖的普遍存在表明该机制起源于古老的脊椎动物世系。

过去的几年里,世界各地的动物园都出现了一系列类似的“孤雌生殖”事件,而且都发生在一些危险的动物身上。侧条直鲨、科莫多巨蜥和一条名为“特尔玛”的6米长的网纹蟒,最近都利用类似的方式在圈养环境中克隆了自己。

对动物园中这些没有机会进行有性生殖的动物来说,孤雌生殖似乎是最后的手段。或许,在数亿年前,克隆作为一种便利的替代性策略演化出来,保证了交配困难的不同古代脊椎动物种群生存下去。

随着环境变得越来越支离破碎,许多物种正处于灾难性的衰退中,寻找一个可望成功的交配对象可能会变得越来越困难。因此雌性动物退而求其次,依靠古老的克隆方式进行繁殖,可能正是帮助物种度过艰难时期所需要的。

锯鳐是一种鳐鱼(脸上长着一个看起来像电锯的东西),最近也被记录到了孤雌生殖的情况。锯鳐原产于佛罗里达州西部的河流,是世界上最奇特、最濒危的鳐鱼之一——其数量已下降到原始种群数量的1%~5%。2015年,石溪大学的研究人员分析了190条锯鳐的遗传信息,微卫星(又称简单重复序列)指示标记揭示了他们与“父母”之间的亲缘关系。结果显示,有7条锯鳐的“父母”的微卫星信息与他们完全相同。这只能说明一件事:雌性锯鳐也已经开始自我克隆。

这是有史以来第一次在野生脊椎动物中记录到这种类型的孤雌生殖现象。这预示着一些可怕的事情:一个物种处在濒临灭绝的边缘。但发现这些孤雌生殖的雌性先驱,也让我看到了一线希望。作为一种短期策略,无性繁殖可以保证种群在被隔离期间能够延续,并可以选择在合适的雄性个体出现后恢复有性生殖。

如果你相信数学,你会知道这甚至可能不会损害基因多样性。根据最近的模型计算,有益突变在以孤雌生殖为主的种群中传播得与有性生殖种群中一样快。每10代或20代发生1次有性生殖,就足以最大程度地发挥有益作用。正如最近的一篇论文所说,只进行5%~10%的有性生殖就足以获得与完全有性生殖一样的遗传优势。

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