如上圖所示:科學家最近發現,極度瀕危的加州禿鷹可以進行無性繁殖。
科學家們報道了加州禿鷹的首次孤雌生殖,兩隻雛鷹在沒有任何雄性參與受精的情況下孵化。
研究人員最近出人意料地發現,根據涵蓋整個加州禿鷹物種的基因資料庫,這兩種鳥類的基因組中沒有任何雄性禿鷹的DNA。在一項新研究中報告說,這使得這兩隻沒有父親的禿鷹,成為孤雌生殖(又稱:單性生殖)的無性生殖的罕見例子。
在孤雌生殖過程中,胚胎的自發發育不需要受精。這種情況在爬行動物和魚類中很少見,但並非聞所未聞。雖然科學家已經記錄了火雞和雞等家養鳥類的孤雌生殖,但這是第一個野生禿鷹孤雌生殖產生可行雛鳥的例子。
在加州禿鷹身上發現這種沒有雄性的繁殖策略意義重大,因為就在幾十年前,這個物種瀕臨從野外消失的危險。在20世紀80年代,野生加州禿鷹的數量還不到24只,但專注的保護工作和繁殖計劃使加州禿鷹從滅絕的邊緣恢復了過來。根據當年美國內政部加州禿鷹恢復計劃12月釋出的一份報告顯示,截至2020年,共有504只加州禿鷹,其中329只是野生的。
如上圖所示:直到現在,人們才知道加州禿鷹可以無性繁殖。
然而,該物種仍然被認為是極度瀕危物種。聖地亞哥動物園野生動物聯盟保護遺傳學副主任辛西婭·斯坦納(Cynthia Steiner)表示:因此,發現加州禿鷹可以無性繁殖,潛在地增加了這個物種產生後代的機會,是一件相當重要的事情。
在過去的30年裡,研究人員對來自每隻加州禿鷹的DNA資料進行了編目,總共有1000多隻加州禿鷹,將這些資訊彙編到一個數據庫中。斯坦納說:“研究加州禿鷹的科學家經常對這些鳥類進行基因分析,以確定它們之間的關係,這使它們能夠有效地繁殖,從而保持種群的遺傳多樣性。這種方法有助於防止近親繁殖和遺傳性疾病的發展,如營養不良,其特徵是胚胎畸形和胚胎後期死亡。”
但當研究人員最近分析資料庫中兩隻雄性加州禿鷹的基因型時,它們都曾被放歸野外,但現在已經死亡。研究人員注意到一些極其不同尋常的事情:這兩隻鳥的基因資訊只與孵化它們的雌鳥相匹配。根據資料庫,沒有雄性有資格成為潛在的父系。
如上圖所示:自20世紀80年代以來,環保人士一直在收集加州野生和圈養禿鷹的基因資料。這個資料庫現在包含了1000多個個體的DNA。
研究人員表示:“當動物有性繁殖時,雌性和雄性對基因構成的貢獻是相同的。但在這兩隻加州禿鷹中,我們在資料庫中找不到任何雄性禿鷹的貢獻,這是一個危險訊號。”
科學家們認為鳥類的基因測試有可能出錯,所以他們重複了這個過程,結果沒有改變。
斯坦納表示:“在那個時候,就像我找到了。當我們發現孤雌生殖是一種可能性的時候,可以解釋這兩個個體的基因型的唯一方法是100%來自於雌性,沒有來自於雄性的貢獻。”
她補充說,透過孤雌生殖方式出生的加州禿鷹雛鳥將是雄性的。這是因為在這種型別的無性生殖過程中,只能形成兩個配對的性染色體。鳥類和人類使用不同的性別決定染色體:人類使用XX(女性)或XY(男性)系統,而鳥類使用ZW(雌性)或ZZ(雄性)系統。當加州禿鷹媽媽讓自己的卵受精時,產生的後代都有ZZ染色體(WW不是一個可行的配對)。
如上圖所示:試管中含有加州禿鷹的遺傳物質。
科學家認為,隨著時間的推移,這兩隻鳥的母親透過有性繁殖產生了多隻雛鳥,但還需要進一步的研究來確定導致它們無性繁殖的因素。儘管關於這種瀕危物種的孤雌生殖還有很多問題,但有一件事是肯定的:如果沒有這個龐大的基因檔案資料庫,研究人員永遠也不會發現加州禿鷹的孤雌生殖。
最後,斯坦納覺得關於野生物種,還有很多東西需要了解,特別是基因組學參與塑造它們的生存方式所起到的作用。