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科學報 科學文摘 探索

科學家操作失誤,將2種生物結合,創造了新生物


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更新日期:2021317
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科探俠

本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文

筆者 龍葵草

根據進化論的觀點,自然界中所有動物都必須遵循“物競天擇,適者生存”的規律,凡是無法適應生存環境的物種,最終無一例外都走向了滅亡。而地球的氣候環境不可能一塵不變,這意味著總會有物種滅絕的現象發生,這是自然界普遍發生的情況。但是人類出現後,由於人類的過度捕殺或破壞自然生態,導致許多物種的滅絕速度加快了。

隨著物種滅絕速度越來越明顯,人類意識到了自然物種的滅絕對自身的生存也有負面影響,於是開始采取措施挽救一些瀕危物種,例如建立自然保護區、幫助瀕危物種進行人工繁殖等等。前幾年國外科學家為了拯救俄羅斯鱘魚和美國白鱘,專門為它們進行了人工繁殖的實驗,最終實驗出了意外,產生了一個世界上從未出現過的生命體,這是怎麼回事呢?

這是兩種什麼樣的魚?

在了解該實驗之前,首先來了解一下這兩種魚。俄羅斯鱘魚原產俄羅斯,是軟骨魚類,它的身體後部比較細長,長出了較長的吻,但是沒有牙齒。俄羅斯鱘魚的腹部呈現淡黃色或白色,它的魚子被認為是制作頂級魚子醬的原材料,於是這種魚遭到了人類大量的捕殺。如今俄羅斯鱘魚已經被列為瀕危動物,野生的鱘魚已經被禁止捕撈了。

美國白鱘也是美國本土特有的品種,它的特點就是體型非常大。根據見過美國白鱘的人描述,這種魚成年後體長可達到6~9米,體重可達到680~820千克,屬於世界上體長最長的淡水魚。美國白鱘的肉質在美國本土廣受歡迎,因此它也因為過度捕殺的原因而出現種群數量銳減的現象,目前許多科學家都在思考如何拯救這一物種。

俄羅斯鱘魚和美國白鱘之間存在許多差異,首先是體型上的差異,美國白鱘明顯要比俄羅斯鱘魚大一些。其次是食性,俄羅斯鱘魚是肉食性動物,主要吃水中的小魚小蝦,而美國白鱘是濾食動物,主要以浮遊生物和植物為食。這兩個物種原本相隔甚遠,但在科學家的牽頭下走在一起,並且誕下了共同的後代,這一切是如何發生的呢?

科學家在培育過程中發生了什麼意外?

根據科學家的說法,起初他們並不打算讓俄羅斯鱘魚和美國白鱘直接進行有性生殖,因為它們雜交產生的後代很可能是不育的。同時由於這兩種鱘魚都是十分古老的物種,據研究它們在1.8億年前可能是“一家人”,後來出現了進化分化,才變成了兩個物種。漫長時間的地理隔離已經讓這兩個物種出現了生殖隔離,因此它們之間雜交的成功率也比較小。

於是科學家提出了讓俄羅斯鱘魚進行孤雌生殖,從而獲得可育的後代。所謂的孤雌生殖又稱為單性生殖,它指的是卵子在不通過受精的情況下也能正常發育成新個體,這種特殊的現象只出現在一些比較古老原始的物種身上,例如青蛙、蚜蟲。為了讓卵子能夠順利獨自發育成新個體,通常需要外加化學試劑作為誘發條件。

科學家通過研究認為俄羅斯鱘魚也應該有孤雌生殖的能力,於是相關實驗開始籌備了起來。最終在2019年,科學家將美國白鱘的精子放在了俄羅斯鱘魚的卵子附近,目的是讓白鱘的精子能夠誘發俄羅斯鱘魚的卵子發生分裂作用。經過一段時間的培育後,實驗人員驚訝地發現俄羅斯鱘魚真的受孕了,但他們對環境中的精子進行檢查,發現精子也不見了。

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這意味著意外發生了,俄羅斯鱘魚沒有完成孤雌生殖,它的卵子與白鱘的精子結合了,從而產下了一個新的個體,“事故”發生後,實驗人員也不清楚為什麼會發生這種事情,但是看著新生的後代表現正常,他們內心的欣喜還是掩蓋了疑惑。

意外出現的後代能形成新物種嗎?

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隨著時間的推移,俄羅斯鱘魚和美國白鱘的後代逐漸長大,它也表現出了和父代相似的特征。這條被命名為sturddleFish的後代長出了俄羅斯鱘魚相似的嘴部,而它的魚鰭和鼻子則和美國白鱘更像。在食性上,sturddleFish繼承了俄羅斯鱘魚的特點,它喜歡吃肉。為了深入研究sturddleFish與父代內在的相似性,研究人員對它的DNA進行一番分析。

分析結果顯示,sturddleFish群體中之所以出現了性狀不同的個體,是因為它們體內繼承了不同的DNA。有些外形看起來和俄羅斯鱘魚更像的後代,其體內繼承了更多俄羅斯鱘魚的基因。而那些看起來和雙方都差不多的後代,則兼備了俄羅斯鱘魚和美國白鱘的基因。由於實驗意外而出現的新個體,它可以被定義為新物種嗎?

生物學上的新物種定義為種群基因頻率發生改變,例如基因突變或基因重組,而且種群後代還需要具備繁殖能力。然而sturddleFish並不符合以上的要求,它的存在實際上就像馬和驢雜交生下的騾子一樣,並不能稱為新物種。而且據報道,新生的sturddleFish都沒有活很長時間,大概一個月後全部都死亡了,這說明俄羅斯鱘魚和美國白鱘還是存在生殖隔離。

雖然這一次拯救實驗“翻車”了,但是科學家們獲得了意外發現,即俄羅斯鱘魚和美國白鱘也是能進行有性生殖的,只不過它們的後代無法正常生存和繁殖。實際上要拯救瀕危物種,除了進行必要的人工繁殖之外,更重要的是停止對它們的傷害,這需要人類停止捕撈,停止破壞它們的棲息地。

如果能夠做到這兩點,那麼相信不少瀕危物種的生存狀況會發生好轉。但可悲的是,一方面科學家在積極拯救瀕危物種,另一方面愚昧的人還在為了追求眼前的經濟利益而讓其他物種變成瀕危物種,我們應該反思自身行為。

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