基因窃贼：这种动物全员雌性，靠窃取同类精子繁衍！科学家都懵了

在自然界，全员雌性的动物并不算稀奇，它们通过各种方式的孤雌生殖繁衍后代，但是对于脊椎动物而言，全员雌性的物种还是相当罕见的。

亚马逊莫莉鱼，图源：University of Texas

考虑到脊椎动物本身更复杂，同时适应着更复杂的环境，以前许多生物学家并不认为会有全员雌性的脊椎动物存在，直到1932年，人们发现了亚马逊莫莉鱼——这种鱼只有雌性。

随着探索的继续，全员雌性的脊椎动物也积累得越来越多，但是在所有这类动物中，没有一个像钝口螈属的一个全员雌性的谱系蝾螈来的奇怪。

钝口螈属有十几个物种，它们普遍分布在北美五大湖区域，全员雌性的这个谱系和其它物种一起生活，但是它会窃取自己同属蝾螈的基因来繁殖，这在所有已知动物是独一无二的繁殖方式，以至于生物学家不得不专门为它创造一个新术语——“kleptogenesis”（基因窃取，我看到有些地方翻译盗癖生殖）。

钝口螈©Patrick Coin

基因窃取者

钝口螈是两栖动物，它们的配对方式与青蛙有点像，雄性蝾螈会把自己的精子包裹在一个白色“精囊”里，并将其产在池塘里的树叶、树枝等物体上。

然后，雌性根据自己的需求选择最符合标准的“精囊”，并放入自己的泄殖腔中，受精在体内完成，产卵并孵化出后代。

这种配对方式给了那些全员雌性谱系的钝口螈机会，它们可以很容易拾取到其它同属物种的遗传物质，但是它们并不会完全利用这些精子。

图：钝口螈的精囊

很早以前，科学家就了解到，其它钝口蝾螈的精子只是刺激了这些雌性蝾螈产卵，并不会对后代的遗传信息产生影响，它们的后代是通过孤雌生殖的方式复制出来的，所以后代依然全部是雌性。

随着研究的继续，科学家发现，通常情况下它们确实只会像其它全员雌性动物一样复制自己，但是有极少数的情况，它们会窃取同属物种雄性的染色体。

十几年前（2009年），科学家第一次在这个全雌性谱系蝾螈的细胞中发现了其它同类物种的染色体，这让科学家吃惊不已。

全雌性的钝口螈谱系通常拥有三组基因或者称为三倍体（其它正常同类是两组），这是它们只有雌性且孤雌生殖的原因，因为无法完成减数分裂产生生殖细胞（这种谱系通常是两种正常的不同物种杂交突变结果）。

然而，有一些个体——也就是我们前面提到的极少数情况，它们拥有更多组基因，而多出的基因组就是来自其它雄性同类的基因。

在加入其它雄性同类的基因时，它们的选择其实非常多样化（如下图），可以是加入几种不同雄性的基因组——发现的个体最多加了5个其它物种雄性的基因，当然也可以是一种；除添加之外，它们还可以丢弃自己一组基因，并替换上其它雄性的基因组。

图：紫色显示的是其它同属蝾螈的基因组

这种钝口螈如何完成这种生殖方式还是一个谜，但是它们并不会一直把其它钝口螈的基因保留在自己的谱系中，通常使用几代就抛弃。

另一方面，对于常见的多倍体生物而言，通常会关闭多出的基因组的表达，但是这种钝口螈不会，它们不但获得了其它雄性同类的基因，还将一些基因表达出来了，所以它们是真正的“基因窃贼”。

图：这四种钝口螈是它们的窃取对象

占据栖息地90%的种群

关于这种全雌性的钝口螈，我们前面提到的都是一个谱系，而不是一个物种，这是因为这些蝾螈很难将它们归类为单一物种，因为它们的基因组太多样了，违反了常规物种的定义。

但是，这个谱系通过它们这种生殖方式，在自己的栖息地相当成功，你可能想象不到，钝口螈属有十几个物种，而它们的栖息地90%个体都是来自这个全雌性谱系。

有性生殖是昂贵的，它消耗时间、精力和资源，所以那些全员雌性或者单性的物种，往往有一个天然的优势——能够高效地占据栖息地。

图：大理石纹螯虾

不知道大家听说过大理石纹螯虾没，它们也是一种三倍体全雌性的动物，它们通过孤雌生殖的方式不停复制自己，以至于在整个亚欧大陆快速泛滥成灾。

然而，任何单性生物都不可能长久，有科学家推算，这类物种不可能存在超过10万年。

这是因为这类生物有两个主要的障碍（两个假说）：

一个是物种必须继续进化才能在环境、疾病和寄生虫的压力下生存，而无性生殖只能提供极其低效的进化动力，这个被称为红皇后假说。

图：泛滥成灾的大理石纹螯虾

我们现在别看大理石纹螯虾很嚣张，因为体型巨大，所到之处其它同类完全无法与之抗衡，它们可以迅速占据栖息地并泛滥成灾，但是哪天出现一种专门针对它们的疾病，它们可能就会在极短的时间内消失。

另一个是无性生殖会让有害的突变不断积累，最终让整个种群覆灭，这是因为它们本质就是复制自己，任何有害的突变都无法从种群中完全剔除。

正是因为这些限制的存在，复杂的单性生物很罕见，很多其实都是像大理石纹螯虾一样是最近才进化（突变）出来的。

然而，钝口螈属的这个全雌性谱系可能已经存在600万年了，毫无疑问，“基因窃取技术”是它们成功的关键。

它们通过“盗窃”基因来增加自己后代基因的多样性，从而提高生存能力，再通过“抛弃”基因来稳定住单性生殖的优势。

这是独一无二的生殖方式，是自然界让人惊喜的部分，真的只有我们想象不到，没有生物完成不了。

参考：

[1].https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_18276154

[2].https://www.scientificamerican.com/video/these-salamanders-steal-genes-and-can-have-up-to-five-extra-sets-of-chromosomes/

[3].https://cosmosmagazine.com/nature/evolution/all-female-salamander-species-steals-sperm-but-doesnt-actually-use-it/

[4].https://www.livescience.com/59639-salamanders-steal-genes.html