事實上,雌雄同體并不是新鮮事。這種現(xiàn)象在昆蟲、蝸牛、貝類、蚯蚓、水母、烏賊、珊瑚、線蟲等無脊椎動物中最常見。
繁殖是生物最基本的特征。一般來說,動物的性別通常分為雌雄兩種形態(tài)和兩個不同個體,但也有例外。
國際期刊《膜翅目研究雜志》近日報道,美國康奈爾大學昆蟲學家艾琳·克里奇爾斯基帶領研究人員,在一種原產(chǎn)于南美洲的夜間蜜蜂中,發(fā)現(xiàn)了第一只活的雌雄同體蜜蜂。引起人們的高度關注。
生物界雌雄同體現(xiàn)象很普遍
新發(fā)現(xiàn)的這只雌雄同體蜜蜂,左側身體是雄性,有一個小巧精致的下顎、一根長長的觸角,還有一條細細的后腿,上面有幾根剛毛,而它的右側身體則是雌性特征——較短的觸角、形狀分明的齒狀下頜骨,以及厚實多毛的后腿。
什么是雌雄同體?中科院西雙版納熱帶植物園研究員、云南省昆蟲學會理事長楊大榮向科技日報記者介紹,在動物界,雌雄同體是在一個動物體中雌性、雄性性狀都明顯的現(xiàn)象。雌雄同體生物擁有雌性及雄性的生殖器官,能同時制造精子及卵子。
事實上,雌雄同體并不是新鮮事。這種現(xiàn)象在昆蟲、蝸牛、貝類、蚯蚓、水母、烏賊、珊瑚、線蟲等無脊椎動物中最常見。研究人員已經(jīng)在至少140種蜜蜂、蝴蝶和甲殼類動物身上發(fā)現(xiàn)了雌雄同體現(xiàn)象。
大部分雌雄同體的無脊椎動物,它們體內(nèi)雌雄兩種染色體雜亂地混合在一起??梢愿鶕?jù)繁殖或環(huán)境需要,讓自身的卵子和精子結合,自我繁殖后代,其后代不同個體具有雄性或雌性性功能,能繁殖正常的后代。
雖然雌雄同體的動物自身就有兩性的生殖器官,但是并不是所有的雌雄同體動物都可以自己繁殖,比如蚯蚓。蚯蚓是一種常見的雌雄同體動物,但是,它的雌性生殖器官與雄性生殖器官的距離較遠,無法自己繁殖后代,所以也得通過交配來完成生殖。
內(nèi)因外因共同造就這一現(xiàn)象
決定哺乳動物性別特征的是激素。在胚胎發(fā)育的某個階段,基因會“指揮”一組細胞發(fā)育成卵巢或者睪丸,開始分泌雌性或者雄性激素。如果細胞接觸到的雄性激素占壓倒性優(yōu)勢,就會向雄性化的方向發(fā)展;而如果細胞接觸到的雌性激素占壓倒性的優(yōu)勢,就會向雌性化的方向發(fā)展。
但對于鳥類或更低等的脊椎動物來說,性別卻并不只由性腺決定。科學家們發(fā)現(xiàn),在雌雄同體的雞體內(nèi),既有帶有雄性染色體ZZ的細胞,也有帶雌性染色體ZW的細胞,其整個身體也被分成了兩種不同形態(tài)——有大量ZW雌性細胞的一側,有較弱的肌肉骨骼和較小的肉垂;有大量ZZ雄性細胞的另一側,則有較大的肉垂、強大的胸肌和較重的骨骼。
這證實了決定鳥類性別特征的應當是細胞包含的基因,而非激素的影響。而一些雞因為胚胎發(fā)育過程中的異常融合現(xiàn)象,身上具有兩種基因,因此出現(xiàn)了雌雄同體現(xiàn)象。
“蜜蜂是我國5000多年前就開始人工馴化飼養(yǎng)的動物,人類對其雌雄同體的認識也非常悠久。”楊大榮說。
艾琳·克里奇爾斯基的團隊在論文中引用了2018年的一項研究結果認為,包括蜜蜂、螞蟻和黃蜂在內(nèi)的膜翅目昆蟲決定性別的方式非常奇特。卵子受精了,生出來的是雌性;卵子未受精,則生出來的是雄性。但如果有第二、甚至第三個精子進入一個受精卵即雌性胚胎中,那就會進一步分裂產(chǎn)生雄性組織,從而出現(xiàn)雌雄同體。
“昆蟲等無脊椎動物雌雄同體的產(chǎn)生,由內(nèi)因和外因兩種因素影響而形成,一部分是由于性染色體混亂,而另一部分則緣于環(huán)境的脅迫。”楊大榮舉例說,當食物缺少、環(huán)境惡劣時,蚜蟲、介殼蟲就會產(chǎn)卵,讓幼蟲以蛹態(tài)度過寒冷的冬季或酷熱的夏天,而幼蟲長大后大部分則形成有翅成蟲,遷飛到適合的地方繁殖。遷飛過程中,若無法找到其他個體交配時,其體內(nèi)的雌性和雄性功能就會同時發(fā)揮作用,繁殖出一批雌雄性比例1∶1的個體,進行正常交配,實現(xiàn)短期大量繁殖正常后代。所以,昆蟲類產(chǎn)生的雌雄同體是它們的一種生存策略,對其的繁殖是有利的。
一些生物學家認為,性腺在兩個完全相反的個體中分離,表明演化發(fā)展越過了雌雄同體階段;相反,另一些人認為,這種分離狀態(tài)是原始的,雌雄同體是進步狀態(tài)。但不管怎么說這兩種生殖方式實際上是共存的,兩者都順利完成了物種的延續(xù)。
近年,也有不少研究將造成這種“偶然”的矛頭指向環(huán)境污染和化學制劑脅迫,魚類受到的污染首當其沖,殺蟲劑也讓甘蔗蟾蜍變成雌雄同體。在一份涉及全球250多個學科的報告中,科學家們認為,包括多骨魚、兩棲類、爬行類、鳥及哺乳動物等幾大類別中,每種雄性動物都受環(huán)境中化學物質的脅迫,很多雄性脊椎動物雌性化已相當普遍。(記者趙漢斌)
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