無需雄性的生殖方式
孤雌生殖，是指卵子在沒有精子受精的情況下也能發育成胚胎的過程。也就是說，這是一種不需要雄性基因參與的生殖方式。由孤雌生殖產生的後代只有雌性親本的基因組，但它們並非其母親的精確克隆，只是在基因上非常相似，並且也都是雌性。
自18世紀中期查爾斯·邦尼特（Charles Bonnet）首次在蚜蟲中觀察到了孤雌生殖後，科學家幾乎在每門動物中都發現了這種生殖方式。
在一項新發表於《當代生物學》雜誌的研究中，來自劍橋大學的一組研究人員首次利用基因工程技術，讓通常需要雄性伴侶才能繁殖的雌性動物實現了孤雌生殖。
孤雌生殖的基因
大多數動物都是通過有性生殖進行繁殖的，也就是雄性的精子使雌性的卵子受精，進而產生後代。但是，許多昆蟲、蜥蜴，以及一些其他動物卻進化出了孤雌生殖作為有性生殖的替代方案。
在過去的研究中，已經有科學家在沒有雄性親本參與的情況下培育出了小鼠和青蛙。但這是通過在實驗室的培養皿中對卵子進行修改而產生的，並非真正的賦予了這些動物孤雌生殖的能力。
在新的研究中，研究人員為了確定孤雌生殖的基因，對兩株Drosophila mercatorum果蠅的基因組進行了測序，一株需要雄性通過有性生殖才能繁殖，另一株可以在沒有雄性的情況下通過孤雌生殖繁殖。
然後，他們通過將可以孤雌生殖的果蠅卵子的基因活性，與只能進行有性生殖的果蠅比較，識別出了在沒有雄性的情況下進行繁殖時，哪些基因是開啟的，哪些是關閉的。最終，研究人員確定了44個可能與孤雌生殖有關的基因。
基因改造後獲得的能力
在這之後，研究人員通過在Drosophila mercatorum果蠅身上確認的這些基因，對黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）中相應的基因進行了改變。
他們員觀察到，在這些經過了基因改造的雌性黑腹果蠅中，有11%獲得了孤雌生殖的能力。它們會用一半的生命（大約40天）來等待雄性果蠅，如果沒能等到，便會放棄等待而選擇孤雌生殖。
另外，研究人員還發現，孤雌生殖的能力一旦被誘導，就有可能代代相傳。有1-2%具有孤雌生殖能力的第二代雌性黑腹果蠅，也具有孤雌生殖的能力。而且這種情況只發生在當這些雌性後代周圍沒有雄性果蠅的情況下。當有雄性存在時，它們還是會以正常的方式交配和繁殖。
一種生存策略
這是一項涉及22萬隻未交配的果蠅，耗時6年才完成的研究。研究人員表示，這一發現的關鍵在於研究對象是黑腹果蠅，這種果蠅在過去100多年裡一直充當了遺傳學研究的「模式生物」，因此生物學家對它們的基因已經非常了解。
研究人員認為，性是非常複雜且代價高昂的（詳見《性的故事》），孤雌生殖可能是一種為了延續物種的生存策略，它是一種最有效的繁殖方式。研究孤雌生殖有助於生物學家了解有性生殖的利與弊。還可以幫助生物學家了解孤雌生殖本身的進化過程。
研究人員表示，接下來，他們希望還可以研究其他種類的果蠅是否也有這種孤雌生殖基因，以此來幫助他們進一步了解這種行為是如何進化的。
#創作團隊：
撰文：糖獸
排版：雯雯
#參考來源：
https://www.cam.ac.uk/research/news/scientists-discover-secret-of-virgin-birth-and-switch-on-the-ability-in-female-flies
https://www.nature.com/articles/d41586-023-02404-z
https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.006
#圖片來源：
封面圖&首圖：Staging by Jose Casal, Photography by Peter Lawrence