和雄鯊已分居多年
近日,澳洲水族館一隻雌豹紋鯊(又稱大尾虎鯊,Stegostoma fasciatum)讓生物學家大開眼界,牠在多年前和伴侶分開,最近卻無性生殖生出了小豹紋鯊。這也是全球第一起從有性生殖轉為無性生殖的鯊魚案例,而在脊椎動物中,這是第三起案例。
有性生殖變無性
先前,生物學家已經在鯊魚、魟魚和爬蟲動物身上觀察到會「孤雌生殖」(Parthenogenesis),這種繁殖策略可以在兩性長期隔離的狀態下,增加物種的存續。不過,這次雌豹紋鯊的案例是首次從有性生殖轉無性生殖的案例。
小補充:不需要爸爸的「孤雌生殖」
根據科學Online的資料,孤雌生殖 (parthenogenesis)一詞來自希臘文,原意為「virgin birth」處女生殖,是無性生殖的一種,又稱為單性生殖。
孤雌生殖是指卵不需要受精,便能發育成個體。單倍體的子代發育為可以不經減數分裂產生卵或精子,而直接成為成體。
母親的複製品
在孤雌生殖中有一些例子為無融合生殖(apomictic)的孤雌生殖,在產生後代時,不進行減數分裂(meiosis),而行有絲分裂(mitosis),因此其子代的染色體數目與親代相同,所產生的後代為親代母親的克隆(clone,複製體之意)。無融合生殖的孤雌生殖其後代通常為雌性。
豹紋鯊母女倆怎麼來?
這隻雌豹紋鯊名為萊昂妮(Leonie),1999年她在野外被捕,2006年被運到澳洲昆士蘭的珊瑚礁HQ水族館與雄豹紋鯊交配,生下了一隻名為洛莉(Lolly)的雌豹紋鯊。
2012年,萊昂妮和雄鯊分開,牠與洛莉母女倆共住一個水槽,而洛莉性成熟後再也沒有跟雄鯊待在同一個水槽中。
2014年,萊昂妮和洛莉產下了鯊魚卵。
不用雄鯊也可以 就像母雞一樣
根據澳洲昆士蘭大學生物學家丹德森(Christine Dudgeon)的研究,雌鯊身邊就算沒有雄鯊也會產卵。
「就像母雞一樣,如果狀態好牠們會產卵,不管牠們是否能孕。」
特別在卵中有胚胎
不過特別之處在研究人員發現,雌豹紋鯊萊昂妮產下的卵中含有胚胎。先前他們曾試著孵孵看,但沒有一顆卵孵得出來。
A zebra shark named Leonie has become the first shark ever recorded to change from sexual to asexual reproduction. https://t.co/xfAJIUBNof pic.twitter.com/W2LFIEAtJ8
— Aust Life Scientist (@wf_lifescience) January 19, 2017
圖為在澳洲珊瑚礁HQ水族館中生活的雌豹紋鯊萊昂妮,牠是生物學界發現首起有性生殖轉無性生殖的案例。
隔年產的卵孵出小鯊魚
隔年,萊昂妮和牠的女兒洛莉都產下了含有胚胎的卵,總共有 5顆,其中有 2顆分別孵出了萊昂妮的小孩克里歐(Cleo)和洛莉的小孩奇巧(Kitkat),這兩隻豹紋鯊目前都在珊瑚礁HQ水族館中展示。
為何生得出小鯊魚?
生物學家丹德森表示:「萊昂妮的卵孵得出來有兩種解釋。」
「第一種是儲藏精子,許多場合中都有雌鯊會儲藏精子的紀錄。雌鯊會儲藏雄鯊的精子好延長繁殖期。」
「第二種是孤雌生殖,許多鯊魚都能這麼做,但沒有一隻雌鯊有曾和公鯊交配的經驗。」
基因檢測證實 非雌鯊儲藏精子
在基因檢測過萊昂妮的小孩克里歐後,研究人員發現染色體同質化,代表許多基因和親代相同,這都指向萊昂妮是行孤雌生殖,而非透過儲藏的雄鯊精子懷孕。
快速轉換繁殖策略
珊瑚礁HQ水族館資深工作人員崔斯準(Hamish Tristram)說:「這絕對是個驚喜,萊昂妮多年來成功與雄鯊交配,目前還沒有許多針對這種大型動物這麼快轉換繁殖策略的研究。」
雄鯊不在家 觸發短期演化
目前,丹德森博士表示,他們還不清楚是什麼觸發了萊昂妮讓牠改變了繁殖策略,但他們推測這可能是因為缺乏雄鯊所導致的一種短期演化,能否作為長期的繁殖策略又是另外一回事。
「短期來看雌鯊似乎可以不需要雄鯊,但長期來看最終我們還是需要雄鯊,」丹德森博士接著說:「我們還是得讓雄鯊待在一定距離內。」
未來研究方向
而在現今研究下,尚未出現孤雌生殖的後代能行有性生殖的案例,這也提供了丹德森博士未來的研究方向,她將密切觀察克里歐和奇巧,看看牠們性成熟後能否行有性生殖。
喚起瀕危豹紋鯊保育
無論如何,雌豹紋鯊萊昂妮喚起大眾對豹紋鯊的關注與保育,豹紋鯊目前已被國際自然保護聯盟(IUCN)列在瀕危名單上。