问题

大理石纹螯虾是如何进行“自我复制”来繁殖的?

回答
大理石纹螯虾的繁殖,说起来颇有些“单性生殖”的意味,但实际上并非真正意义上的无性繁殖,而是通过一种叫做“孤雌生殖”的方式来繁衍后代。这对于许多熟悉传统两性生殖的生物来说,确实是一种相当奇特的生殖策略。

它们是如何做到的呢?这得益于它们特殊的基因组成。大部分的大理石纹螯虾都是雌性,并且它们拥有一个非常特别的基因组合,使得它们的卵子能够独立发育,而无需经过雄性的受精过程。你可以想象一下,就像一颗种子,它本身就具备了发芽生长的全部“指令”,不需要另一半的“许可”或“激活”。

具体过程是这样的:在适宜的环境下,雌性大理石纹螯虾体内的卵巢会发育成熟。这些卵子,在没有雄性遗传物质的参与下,就好像是被赋予了启动自身分裂和发育的“钥匙”。它们会开始进行减数分裂,这本是为有性生殖准备的细胞分裂过程,但在这里,它会以一种特殊的方式绕过通常的步骤,直接进入胚胎发育。

你可以把这个过程想象成一个精密的内部程序。卵子内部的遗传物质,也就是染色体,会复制一份,然后卵子就好像拥有了双倍的遗传信息。但这里有个关键点:大理石纹螯虾的孤雌生殖,它复制的遗传物质是来自同一个个体,所以后代继承的基因是母体的完全复制品。

接下来,这些卵子就会被母虾携带在腹部下方,藏在它特有的育儿袋(或称为腹部附肢)里。在那里,卵子如同被温水细心呵护般,逐渐发育成胚胎。母虾会非常小心地保护这些卵,偶尔会用附肢轻轻地搅动它们,确保它们获得充足的氧气和适宜的水流。

等到胚胎发育完全,一个个迷你版的大理石纹螯虾就会破壳而出。它们一出生就具备了独立生存的能力,并且和它们的母亲几乎是完全一样的“克隆体”。这意味着,它们继承了母亲所有的遗传特征,包括花纹、体型、甚至对环境的适应性。

所以,你看,它们不是真的像酵母那样分裂产生两个子体,也不是像植物那样通过扦插就能长出新个体。它们是通过卵子自身的发育能力,绕过了雄性的参与,实现了繁殖。这是一种非常高效的繁殖方式,尤其在雄性稀缺或者环境条件不利于寻找配偶的时候,这种能力就显得尤为重要。

也正因为如此,一旦有了第一批大理石纹螯虾,并且它们是雌性的,理论上它们就可以在相对隔离的环境中,通过这种方式不断地繁衍下去。这就是为什么它们在水族爱好者中非常受欢迎,因为一旦拥有几只,繁殖就变得相对容易,而且后代也是稳定遗传的。

当然,从进化的角度看,这种繁殖方式也带来了一些局限性,比如缺乏基因多样性,这可能会让它们在面对新的疾病或环境变化时,抵抗力相对较弱。但就它们在水族箱中稳定的生存和繁殖而言,孤雌生殖无疑是一种非常成功的生存策略。

网友意见

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题目里提到的“自我复制”,其实是自然界再常见不过的无性生殖模式而已。

我们知道,人要一男一女,动物要一公一母才能生育后代。但事实上,这种生殖方式,就是有性生殖模式,其实是非常后期的现象了。


在地球早期,根本没有性别一说,大部分的生物都是无性生殖,而且,这种模式直到今天,依然是主流的生殖模式之一(不要被动植物迷惑了眼,比起微生物,动植物连皮毛都不算)。

比如,大家熟悉的菌,就是无性生殖。

当然,你会说,菌太微观了,那咱说点宏观的。

大家熟悉的食物:土豆。

我们喜欢各种土豆食品,土豆泥,炸薯条,薯片等等,当然还有土豆丝炒菜。

但是,你们见过土豆的种子吗?估计很少,大部分人都知道,土豆的繁殖就是把土豆切开,然后埋进去。

这就是典型的无性生殖。

————危害主要是缺乏天敌————

之所以说危害大,是因为这种鳌虾快速繁殖对生态的影响。

大家熟悉的一个概念就是生物入侵。所谓生物入侵就是指生物由原生存地经自然的或人为的途径侵入 到另一个新的环境,对入侵地的生物多样性、农林牧渔业生产以及人类健康造成经济损失或生态灾难的过程。


而造成这种现象的一个重要原因是缺乏天敌。

比如当年著名的水葫芦,为了治理滇池,国家从日本引入了大量的水葫芦,结果这种植物到了滇池,没有天敌,疯狂繁殖,最后甚至把滇池水质变得坏了。以至于国家不得不花费大量的成本来治理滇池。


鳌虾也一样。

这货还特别能适应环境。它能适应很大范围内的温度、盐度、酸碱度,30℃以上的温暖水域里活蹦乱跳,冰面下的水流中也能安之若素。它们能安家于湖泊、稻田或沼泽,既吃素也吃荤,水藻腐叶、蜗牛鱼卵、小虫小鱼,都在它的狩猎范围内,实在饿了,就连木头也吃,反正有消化纤维素的。

这就是鳌虾的危害,缺乏天敌,疯狂繁殖,所以会形成灾难。

————但也脆弱————

无性生殖最大的风险就是缺乏抵抗力。

有性生殖会发生大量的重组,从而有足够的对抗疾病的能力,这也是这个世界多样性的来源。

然而无性生殖,本质是就是大家熟悉的克隆,克隆的最大问题之一就是缺乏重组突变,所以如果有一个病毒有危害的话,那么其他的也会一样遭殃。

这并非不可能,大家熟悉的土豆,就曾经发生过特别大的灾难。

土豆曾经是爱尔兰人赖以生存的唯一农作物。然而,1845-1850年间,一种病菌感染了土豆。由于土豆是无性繁殖,所以这种病毒到处肆虐,导致爱尔兰当时发生了严重的饥荒,短短五年之间,爱尔兰有四分之一的人口饿死。至今仍然是人类历史上著名的大饥荒事件。

所以,对于无性生殖,优势是繁殖快,劣势呢,就是这种单一性。

缺乏多样性的结果就是一旦遇到天敌,那真的是灭种的威胁。

克隆人一样具备类似的缺乏多样性问题。

———说明———

孤雌生殖和无性繁殖也有一些概念争论。

比如有人认为,无性繁殖包括孤雌繁殖,即生殖过程没有经历过雌雄配子结合的都叫无性繁殖;也有人认为孤雌生殖不同于细菌的分裂增殖。

此处取前一种看法,毕竟整个繁殖过程不涉及两性配子结合,这本身就是无性表现。

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