一般说来,在动物界中,一个生命的诞生需要两性的结合,在这个过程中雄性的DNA和雌性的DNA会发生重组,产生的一个独一无二的生命。基因重组的好处是,促进了遗传多样性,为物种的进化铺平了道路。
但动物界中也有一些动物是不需要两性结合也能繁殖的。比如科莫多龙,雌性科莫多龙能在极端的环境下,不需要跟雄性结合也能繁殖后代,这是因为雌性科莫多龙的体内有Z和W两种染色体。当雌性科莫多龙达到性成熟后,如果繁殖时期内没有遇到雄性科莫多龙,它可以在不需要受精的情况下进行繁殖,剩下染色体组合为ZZ或WW的雄性科莫多龙。
更神奇的是一种叫灯塔水母的动物。当一只灯塔水母达到性成熟后,它会重新回到水螅型状态,并且可以无限重复这一过程,因此有人认为,只要一只灯塔水母没被吃掉或病死,在理论上它可以长生不老。
实际上,以上的这些不需要两性结合也能繁殖的动物,在繁殖的过程中,生殖细胞是发生了分裂的,因此这种繁殖方式叫孤雌生殖,不能算无性繁殖,更不能算克隆。克隆的定义是:不经过两性生殖细胞结合而直接繁衍后代,前提是生殖细胞也没有发生分裂。能产生一个与原本个体基因完全相同的新个体的过程,长成一个完全一致的复制体,才是真正的克隆。
早在年,两位生物学家罗伯特·布里格斯和托马斯·J·金成功克隆了北方豹蛙。在年,中国的科学家童第周通过将一条雄性鲤鱼的遗传物质注入雌性鲤鱼的卵中成功产生了第一条克隆鲤鱼,但由于他把论文发表在国内的科学期刊上,因此国际上并不知晓。直到年,克隆羊多莉的诞生,才让大多数人第一次认识了克隆技术。
但是,克隆技术并不局限于实验室,在自然界中其实早已存在真正的克隆。最近,来自悉尼大学ARC植物保护研究所和约克大学的一组研究人员发现,在南非发现的一种蜜蜂中工蜂通过制造近乎完美的克隆来繁殖,更重要的是这种繁殖方式并不是孤雌生殖。
研究人员称,先前的研究发现,有些生物是通过孤雌生殖来繁殖的,在孤雌生殖中,个体在没有交配的情况下繁殖。这种繁殖方式的优点是不会浪费时间和精力在交配上,而且基因库保持不变。当然,不利的一面是遗传多样性的丧失——遗传多样性有助于物种在不断变化的环境中生存。
先前的研究也表明,对于大多数物种来说,孤雌生殖是产生后代的一种不太完美的方式。这是因为少数的遗传物质会在这个过程中发生错误的混合,这可能会导致先天缺陷或后代无法繁殖。但在这项新的研究中,研究人员发现的这种蜜蜂,它们已经发展出一种避免基因错误混合的方法。
在一般的蜂巢中,蜂王是唯一能正常产卵的雌性蜂,蜂王产的卵如果是受精卵,则会发育成工蜂;如果是未受精的卵,则会发育成雄蜂。工蜂在蜂群中数量最多的蜂,但它们虽然为雌蜂,但它们的生殖系统发育不全,因此没有生殖能力。因此,只能依靠蜂王来生产更多后代,为蜂巢注入新鲜血液。
但研究人员在南非发现的这种蜜蜂,工蜂能进行无性繁殖,而且是完完全全的克隆,而蜂王既能进行无性繁殖,也能进行有性繁殖。研究人员对这些蜜蜂进行了一项实验,它们在蜂王的身上贴上胶带,阻止它与雄蜂进行结合,让它和工蜂们都进行无性繁殖。随后,研究人员测试了这两种蜜蜂产生的后代中发生基因错误混合的程度。
他们发现,蜂王的后代出现错误混合的概率是工蜂的后代的倍。更令人印象深刻的是,工蜂的后代的基因被发现与它们的亲本几乎完全相同。更多的测试表明,蜂巢中的一些工蜂已经克隆了自己大约30年,重要的是,这些工蜂没有先天缺陷,它们的后代也具备生殖能力,它们已经进化出了一种防止在无性繁殖中产生基因错误混合的方法。
研究人员注意到,尽管这些蜜蜂有着这种独特的能力,遗传多样性丧失,但它们仍然符合进化论——它们只是在做最有利于它们继续生存的事情。只要有蜂王在,它们就不会因为遗传多样性的丧失而失去进化的能力。