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在“女儿国”里当父亲,是怎样一种体验?

|· 本文来自“我是科学家”·|

时光荏苒,又到了一年一度的父亲节啦!首先,要向各位上有老下有小,房贷车贷一个不少,发际线越来越高的各位父亲们道声:节日快乐!

当父亲,真的是不容易啊!

同样,在动物界里也有诸多辛劳的父亲们,比如从小把娃保护在自己育儿袋中的海马父亲;背着小宝贝们“环游世界”负子蝽和负子蟾;宠妻护崽的红狐,全职父亲狨猴等等。

教科书级的怀孕父亲——海马。图片来源:17bobandsuewilliams

普通狨猴Callithrix jacchus的父亲在孩子断奶后就背负起抚养成猴的重任。图片来源:primatecarewelfare.wordpress.com

为了缓解密集恐惧症,选取了一张手绘的负子蟾。图片来源:Naturgeschichte der Wirbelthiere 1867。

辛苦归辛苦,能有机会当上父亲并亲手把娃带大,还是很幸运的。在无奇不有的生物王国里,可不是所有父亲都能享受“喜当爹”的福利。尤其对于许多能够“孤雌生殖”(有性生殖中一种特殊的形式)的动物们来说,母亲一人就能“包办”婚育大事,父亲的角色就变得尴尬起来——它们有的“查无此父”,有的“可有可无”,更有的“似父非父”。这些动物们能不能好好过个父亲节,都要打个问号了。

父亲是啥?麻烦你见到他叫他回家

最极端的孤雌生殖,整个族群中只有雌性没有雄性,如同《西游记》里的“女儿国”一般,父亲神马的,根本不存在。

比如一种染色体变异的小龙虾——大理石纹鳌虾(Procambarus fallax f. virginalis),就是齐刷刷的娘子军团,它们从来不知父亲为何物,想要娃了就“克隆”自己。给它一片池塘,就能还你一池吃不完的小龙虾(然而据说它们肉少味淡,并不好吃)!作为入侵物种,它们给欧洲和马达加斯加本地物种带来了灾难[1]

图中所示的炫丽花纹是大理石鳌虾的重要鉴别特征,而我们日常吃的克氏原鳌虾是点状的花纹。当然最重要的差别应该是风味吧(十三香没有加够?)。图片来源:参考文献1

脊椎动物里也有“戒掉”父亲节的选手。比如爬行动物中的婆罗门盲蛇(又称钩盲蛇)(Indotyphlops braminus),以及超过50种的鞭尾蜥(Aspidoscelis spp.)中的许多物种就秉持了这项传统[2]

哇,大蚯蚓!盲蛇:我不是,我没有,别瞎说啊!图片来源:Luna Tewary Adhurya MAMC Township, Durgapur, Paschim Bardhaman

没有父亲的荒漠草原鞭尾蜥Aspidoscelis uniparens(你看这个尾它又细又长)。图片来源:Wikimedia Commons

 可有可无,存在感稀薄的父亲

对于秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)来说,父亲既可以有,也可以没有。为啥这么说?这得归功于它们非同一般的母亲——这位线虫母亲真正意义上做到了既当爹又当妈,双线操作同时产生精子和卵子,完成自体受精。这些开了挂的母亲们,面对要不要给孩子找个爹的问题,就很佛系了。有些株系的母亲热衷于自己的事自己解决,有些则更喜欢由两人承担繁衍下一代的责任,再有的就更加随性,没有明显的偏好。足见这些父亲们的存在感是多么稀薄[3]

秀丽隐杆线虫的繁殖图示母亲因为可以同时产精子和卵子。图片来源:Eevee

显微镜下一条秀丽隐杆线虫为孩子们选了一位父亲。图片来源:WormAtlas

可以自己产生精子的秀丽隐杆线虫完全实现了“我的娃,我做主!”图片来源:Ellie elegans

不过,同样是“可有可无”,蚜虫父亲的职责就显得格外加光辉伟大了。平日气候宜人水草丰盈,蚜虫母亲自己就能够通过“胎生”完成繁殖大业,蚜虫父亲默守幕后。当凛冬将至时,蚜虫父亲们才如约登场,完成交配后留下爱的结晶——带卵壳的受精卵,帮助蚜虫宝宝抵挡刺骨的严寒。待到春日,孩子们从卵壳中孵化,它们并不知道,是父亲为它们带来了整个冬天的温暖。

蚜虫的生活史非常复杂,既可以通过孤雌生殖直接胎生产子,也可以通过交配产卵再孵化出后代。图示为极简蚜虫生活史。图片来源:参考文献4

明明当了爹,后代却没我的基因

自然界还有一种特别父亲,就是明明当了爹,实际却是个似父非父“假爹”。这种现象叫做“假受精”(雌核发育),属于一种特殊的孤雌生殖。在这种模式下,精子不会和卵子融合,它们作用是来激活卵原(卵)细胞的发育等功能,产生的下一代也和父亲毫无“血缘”关系。

爸爸,我真的是你女儿!图片来源:豪斯医生

贝拉中杆线虫(Mesorhabditis belari)就是一种以“假受精”来繁殖后代的动物,他们种群中雄性的数量稀少(不足10%),男女比例失调严重。这些父亲的肩负了繁重的任务,却总是挥挥衣袖不留下一片云彩,时间长了会不会力不从心呢?别担心,除了假受精外,贝拉中杆线虫家族中也存在少量“真受精”,虽然几率较低,但这样产生的孩子无一例外都是儿子[5],这部分延续父亲血脉的小伙儿,将继续背负起家族兴衰责任的未来。

贝拉中杆线虫同时存在假受精和真受精(两性生殖),通过真受精得到的后代都是雄虫,这样儿子们接过父亲的接力棒,继续完成家族繁衍的大业。图片来源:修改自WormBook

那么,假如更加极端一点,整个群体里只有雌性,并且必须通过假受精来繁殖,该怎么办?精子要从哪里来呢?

答案就是:借别人家的呗!亚马逊花鳉(Poecilia formosa)就是一种依赖假受精来繁衍下一代的动物,这些鱼妈们能够通过抢亲戚家的鱼爹(目前发现的有P. latipinnaP. mexicanaP. latipunctata这三种)的精子来激活自己的鱼卵。至于谁是孩子的父亲?这不重要,反正他们的基因是不会进入亚马逊花鳉的后代的。

亚马逊花鳉(Poecilia formosa) (左) 和毫不知情的“云老爹”茉莉花鳉(P. latipinna) (右) 。图片来源:uni-wuerzburg

在“女儿国”为父略惨,那么“男儿国”呢?

如果你觉得以上的父亲的日子过得多少有些“惨淡”和“低调”,那么我们换个视角,看看生在“男儿国”里,境况又如何呢?下面这位逆袭的父亲也许会让你再次感叹生物界的绚烂多彩——他们能够通过“借腹生子”来狂刷当父亲的体验,而且这些擅长“借腹”的爹们,可能就在你的盘子里——

各位家庭“煮夫”,你已经把别人家的老父亲都给料理了。图片来源:小蓉

河蚬(Corbicula fluminea)广泛分布江河、湖泊、池沼中,是一种非常廉价美味的食材。有一种蚬(C. leana)的群体中雄性占了80%左右,雌性的比例很小。不过,他们并没有找不到媳妇的担忧,甚至可以抢别家的姑娘(其他种类的蚬),并且踢掉人家的染色体,将自己的遗传物质完完整整的传给后代,完美实现“借腹生子”[6]。利用这种雄核生殖的方式,河蚬们成功入侵欧洲、北美的河滩,掀起了一股“抢媳妇”狂潮[7]

河蚬的精子进入卵子后就可以完全踢掉母亲的染色体,实现自己的春秋大业。图片来源:参考文献8

生物界里这些形形色色的父亲们着实令人惊叹,它们用自己的经历打开了生物演化的万花筒,背负着不同的使命,承载着延续生命的职责。而我们的父亲何尝不是一样,为了家庭工作奔走在自己人生最美的华年,他们的付出需要我们的肯定,回家记得紧紧拥抱他呀!(编辑:Yuki)

参考文献:

  1. Vogt, G. (2011). Marmorkrebs: Natural crayfish clone as emerging model for various biological disciplines. Journal of Biosciences, 36, 377-382.
  2. Lutes, A. A., Neaves, W. B., Baumann, D. P., Wiegraebe, W., & Baumann, P. (2010). Sister chromosome pairing maintains heterozygosity in parthenogenetic lizards. Nature, 464, 283–286.
  3. Bahrami, A. K. & Zhang, Y. (2013). When females produce sperm: genetics of c. elegans hermaphrodite reproductive choice. G3: Genes|Genomes|Genetics, 3, 1851-1859.
  4. Ogawa, K. & Miura, T. (2014). Aphid polyphenisms: trans-generational developmental regulation through viviparity. Frontiers in Physiology, 5. 1-11.
  5. Grosmaire, M., Launay, C., Siegwald, M. et al. (2019). Males as somatic investment in a parthenogenetic nematode. Science, 363, 1210-1213.
  6. Houki, S., Yamada, M., Honda, T. et al. (2011). Origin and possible role of males in hermaphroditic androgenetic corbicula clams. Zoological science, 28, 526-531.
  7. Pigneur, L. M., Etoundi, E., Aldridge, D. C. et al. (2014). Genetic uniformity and long-distance clonal dispersal in the invasive androgenetic Corbicula clams. Molecular Ecology, 23, 5102-5116.
  8. Etoundi, E., Marescaux, J., Vastrade. M. et al. (2019). Distinct biogeographic origins of androgenetic Corbicula lineages followed by genetic captures. bioRxiv preprint.

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The End

发布于2019-06-16, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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