真正的女儿国，这种动物只有雌性，还有三套染色体

本文来自微信公众号：返朴 （ID：fanpu2019），作者：汤波，原文标题：《真正的女儿国！这种动物只有雌性，还有三套染色体》

在自然界，绝大多数脊椎动物都需要雌雄交配，才能繁殖后代，但是生物世界总有意外。有些动物只需要雌性个体就能繁殖后代了，根本不需要雄性个体，堪称是动物世界中的“女儿国”，这种繁殖方式叫作孤雌生殖。

今天我们要介绍的是目前已知唯一专门进行孤雌生殖的蛇类——钩盲蛇（Indotyphlops braminus）。钩盲蛇可不仅仅只有孤雌生殖这一个特点。

首先，钩盲蛇个头非常小，是世界上已知最小的蛇类之一。钩盲蛇属于穴居动物，以蚯蚓、白蚁、各种昆虫的卵及蛹为食，经常混在花盆的泥土里得以在世界各地传播，因此又被称为“花盆蛇”。钩盲蛇体长仅有几厘米到十几厘米，由于它们的头部、口腔和眼睛都比较小，不仔细看，还以为是一条大蚯蚓呢。

钩盲蛇第二大特点就是孤雌生殖。孤雌生殖在植物中较为常见，在昆虫、硬骨鱼、两栖类和少数爬行类等动物中也能观察到。根据发生频率，孤雌生殖可分为偶发性、周期性和永久性三类，而钩盲蛇属于永久性孤雌生殖，目前在全球范围内，科学家还没有在钩盲蛇种群中发现任何雄性个体，堪称动物世界中真正的“女儿国”。

钩盲蛇还有一个特点是它们细胞中有三套染色体，即三倍体。大多数生物染色体都是两套，即二倍体，一套来自父亲，一套来自母亲。科学家认为，孤雌生殖和三倍体都不利于物种繁衍，具有这些特征的生物容易走入进化的“死胡同”。这是因为在二倍体繁殖过程中，它们的生殖细胞需经过减数分裂形成配子，即精子或卵子，每个配子只携带一套染色体，精子和卵子结合后形成受精卵，其染色体数量又恢复成两套，即获得二倍体后代。这样，通过父母双方基因的重组和交换，有机会产生更优秀的二倍体后代，能更好地应对环境变化，从而在演化过程中获得优势，这也是有性繁殖会成为动物世界中主流繁殖方式的主要原因之一。而三倍体细胞有三套染色体，在减数过程中容易产生混乱，难以形成正常的配子。

那么，既进行孤雌生殖，又属于三倍体的钩盲蛇，是如何摆脱进化困境，延续数千万年的呢？这一问题自然引起了科学家们的浓厚兴趣。最近，中国科学院成都生物研究所李家堂团队在《科学进展》（Science Advances）杂志上发表了一项新的研究成果，为我们揭示了钩盲蛇三倍体如何形成并保持稳定，以及钩盲蛇进行孤雌生殖的分子机制及其进化奥秘。

研究团队首先利用多组学技术，成功破译了钩盲蛇染色体级别的高质量基因组，并精准拆分出三套染色体对应的三个亚基因组，证实钩盲蛇基因组包含三个来源不同的亚基因组，而且三个亚基因组对应的染色体数量各不相同，推测钩盲蛇可能是在约4100万年前由三个具有亚种亲缘关系的祖先物种杂交后，导致了不同数量和来源的染色体实现了融合，在短期内快速地形成了三倍体。

尽管钩盲蛇的三个祖先亚基因组存在差异，但它们的一些重要功能基因的保守基因型被保留了下来。当不同物种经历多倍体形成时，这种基因的保守性可能有助于减轻基因组不相容性，避免了多套基因“打架”，从而促进多倍体的建立和稳定。

钩盲蛇能够长期进行孤雌生殖的奥秘是什么呢，这个问题也可以从它们的基因组里找到一些答案。

一方面，研究发现钩盲蛇基因组中存在大量的假基因化现象。所谓假基因化，就是基因原本是有功能的，但是在长期进化过程中，由于基因变异等原因，这些基因虽然保留了原来的大部分基因序列，但是无法正常转录和翻译了，失去了正常功能。尽管钩盲蛇的假基因化现象数量并不比其他蛇类多，但是在它的基因组中，与免疫和精子发生相关基因的假基因化现象更为突出。研究人员推测，与免疫基因的假基因化可能有助于减少不同亚基因组之间的免疫反应，从而促进杂合基因组的形成，而与精子形成有关的假基因化则有利于孤雌生殖的顺利进行。

另一方面，研究人员分析了钩盲蛇卵巢等组织的基因表达情况后发现，与有性繁殖蛇类相比，钩盲蛇卵巢中一些特殊基因的表达水平显著提高了，这些基因与减数分裂期间DNA损伤修复能力有关。研究人员推测，这些基因的特异高表达，提升了DNA损伤修复能力，有助于减少钩盲蛇多倍体基因组复制过程中的错误。

研究人员还认为，钩盲蛇在形成和维持多倍体过程中，可能存在多种机制，确保三个亚基因组既有较大程度的相似性，又要有一定的差异，保持一种微妙的平衡，即保持较大的基因组相似性有利于维持基因组稳定，而保留亚基因组之间必要的差异，则能使钩盲蛇获得有利于进化的遗传潜力，这样才能确保孤雌生殖多倍体生物在进化过程中走得更远。

这项研究为我们揭示了钩盲蛇独特的基因组进化景观，打破了关于“孤雌生殖动物面临进化困境”的传统认知，为理解动物孤雌生殖和多倍体形成机制提供了一个独特视角。不过，这项研究并没有彻底阐明孤雌生殖多倍体动物遗传进化的内在机制，期待科学家们更加精彩的研究与发现。

参考文献

[1]Yunyun Lv et al.，Genomic insights into evolution of parthenogenesis and triploidy in the flowerpot snake.Sci.Adv.11，eadt6477(2025).DOI:10.1126/sciadv.adt6477