美國魟魚疑似單性懷孕　自然界中「孤雌生殖」的超級媽媽

地球一瞬，世界各地正發生這些大小事。

註：本文為單一事件快訊報導，非深度文章

今年情人節前夕，位於美國的一間水族館，發生一起神秘的魟魚懷孕事件。魟魚懷孕不奇怪，奇怪的是，這隻雌魟魚長年在水族箱中生活，身邊沒有任何雄性魟魚，同個水缸中只有……幾隻鯊魚。

是母親自立自強，還是跨物種戀曲？

鐵鏽色、盤子大小的魟魚夏洛特（Charlotte），一生中大部分的時間，都在北卡羅來納州的ECCO團隊水族館與鯊魚研究室（Aquarium & Shark Lab by Team ECCO）的水族箱中滑行。

水族館的老闆提到，夏洛特平時與幾隻鯊魚生活在一起，至少有8年的時間，她都沒有和雄性魟魚同處一個水缸中。然而，水族館最近宣布，夏洛特目前已經懷孕，現在她的體內有多達4隻魟魚寶寶，可能會在接下來的2週內分娩。

這項驚人的消息引發各方的好奇與猜測。有些人提出，夏洛特可能是透過鯊魚懷孕，不過據美聯社、《富比士》雜誌等外媒採訪，許多學者都指出，鯊魚與魟魚的基因互不相容，兩者不可能產生後代。

加州州立大學長灘分校（California State University Long Beach）鯊魚實驗室的主任克里斯（Chris Lowe）進一步說明，夏洛特能夠懷孕，很可能是「孤雌生殖」（Parthenogenesis）的結果，意即雌性動物的卵子沒有經過受精，就單獨培育後代的單性生殖方式。

過去，科學家曾在數種動物身上觀察到孤雌生殖的案例，包括鯊魚、蟒蛇、鱷魚等；然而，這是首次在夏洛特所屬的物種——扁魟（Round stingray）身上發現這種現象。

不過，水族館方也指出，夏洛特身上有鯊魚交配時經常留下的咬傷痕跡，他們認為夏洛特仍有可能是透過鯊魚懷孕，過去沒有觀察到類似現象，不代表不可能發生，「科學就是發現。除此之外，我們都不清楚大海中正在發生哪些事，因為我們並非一直在那裡。」他們也表示，待夏洛特生產後，會再透過DNA檢測，確認魟魚寶寶的身世之謎。

沒有爸爸，照樣能生

對於自然界中的許多動物而言，沒有發生性行為就懷孕，並非《聖經》中記載的神蹟，而是經常發生的自然現象。近年，科學家在越來越多動物身上觀察到孤雌生殖的行為，包括多種昆蟲、無脊椎動物。

不過在脊椎動物中，孤雌生殖仍較為少見。到現在為止，科學家發現80多種脊椎動物曾有孤雌生殖的案例，包括魚類、兩生類、爬蟲類、和極少數鳥類。例如：2014年科學家首度發現網紋蟒透過孤雌生殖產下幼兒；2016年，一隻曾進行有性生殖的豹紋鯊，在長年獨居後出現孤雌生殖；去年，科學家也首度在鱷魚身上，發現一起單性生殖的案例。

目前，科學家對於孤雌生殖仍有許多謎團待解，包括這種狀況在自然界中的發生頻率、在那些條件下會發生，以及動物產生孤雌生殖時的生理變化等。

加州神鷲：自己的族群，老娘自己救！

另一個著名的孤雌生殖案例為加州神鷲。加州神鷲為瀕危物種，1980年代時，世界上曾只剩下20多隻加州神鷲，透過國家主導的復育計畫，才使族群數量增長至500多隻。

2013年，研究員為加州神鷲進行例行基因檢查時，驚訝地發現有兩隻幼雛身上只帶有母鳥的基因，並確認與圈養計畫中其他的雄鳥的DNA都不相符。這除了是首度在加州神鷲身上發現孤雌生殖，也是人類首次觀察到，在環境中有其他雄性可進行交配的前提下，鳥類仍可能進行孤雌生殖。

當時聖地牙哥動物園野生動物聯盟（San Diego Zoo Wildlife Alliance）的保育遺傳學主任萊德（Oliver Ryder）提到，通常，在族群中能孕育後代的雄性數量不足的狀況下，動物才會發生孤雌生殖。但是這種認知，或許是受限於人類過往的研究條件。

萊德說明，過去只有發生雌性動物沒有與雄性共棲，仍誕下子嗣的情況，人們才會注意到孤雌生殖的可能；或是必須向他們一樣，密切監測一個族群的基因狀態。而加州神鷲的案例揭示，單性生殖可能發生在更多情境下，「如果牠們能自主決定是否這樣做，將會非常有趣。」

「現在我們知道雌加州神鷲即使與雄性共棲，依舊能以孤雌生殖孕育後代，那問題就來啦：『這種情況是否比我們以為的還要普遍得多？』」

哺乳類難以跨越的障礙：基因銘印

雖然在自然界中，孤雌生殖可能比我們想像的更常發生，不過根據目前的科學研究，在哺乳類身上，孤雌生殖仍是不太可能達成的任務。《紐約時報》就描述，對於哺乳動物而言，想繁衍下一代仍很難擺脫性的限制。

之所以有這種限制，是因為哺乳類在產生精、卵細胞時，會受到「基因銘印」（Genomic imprinting）的影響。

如果你對高中生物課的內容還有印象，可能會記得有位叫做孟德爾的大哥，透過碗豆雜交實驗，發現一套遺傳規則：孩子身上兩個一組的「等位基因」，一半來自爸爸、一半來自媽媽，如果父母給的基因都是隱性，孩子身上就會出現隱性基因的特徵；只要有一方是顯性，則會直接影響特徵表現。

不過，哺乳動物產生精子與卵子時，細胞會透過「甲基化」的方式，在某些特定基因上做記號；一旦發生甲基化，基因就不會發揮作用，那麼這個基因本來負責的特徵，就全權交由來自另一方的基因決定。這種做記號的過程，就稱為基因銘印。

換句話說，基因銘印就像是在基因上蓋一個印章，告訴細胞「這個基因不必表現喔」。如果來自爸爸的基因上有印章，特徵就會取決於來自媽媽的基因，反之亦然。

少了任何一方都活不下去

由於基因銘印的限制，哺乳動物的胎兒必須同時拿到來自媽媽與爸爸的基因，才可能完整、健康的成長。

舉例來說，在《台灣醫檢會報》的〈印記基因的研究〉這篇論文中提到，1980年代時，曾有科學家嘗試在老鼠的受精卵上動手腳，讓一個受精卵擁有2個來自父親的細胞核，沒有來自母親的細胞核；另一個則僅擁有2個來自母親的細胞核。

結果，只有來自母親細胞核的胚胎，胚胎本身雖然擁有完整組織，卻未發展出胎盤；而只有父親細胞核的胚胎，雖然長出又大又健康的胎盤與大部分包圍著胎兒的膜，內部應該有胚胎的部分，卻只有一堆缺乏組織的細胞，且沒有可辨識的頭部。

科學家猜測，許多受到印記的基因，都影響著子代的生長，因此基因銘印很可能是反映了雄性、雌性動物間的「演化戰爭」。由父親決定的基因，通常會使後代長得更大，對個體更有利；來自母親的基因，則傾向使孩子保持容易管理的大小，不會與母體爭奪資源，也對群體更有利。

擺脫「性」的生育限制，可能嗎？

過去日本、中國的科學家，都曾經嘗試透過基因工程技術，模擬基因銘印的作用，成功製造擁有兩套雄性基因、以及兩套基因的「雙雄小鼠」和「雙雌小鼠」；不過，僅有極少數雙雌小鼠能成功長大、成年、生育下一代，雙雄小鼠即使活產，也無法活過48小時。

隨著人們對基因的理解，科學家們似乎正逐步突破「性」的限制，嘗試讓哺乳動物也能進行單性生殖。不過，目前學界仍未全盤理解基因銘印，掌握它可能帶來的影響。此外，在動物身上進行單性生殖的研究，很可能造成許多未知影響，因此實驗也存在道德上的疑慮。

如果科學家想要藉由單性生殖，找出繁衍哺乳動物的第二解，甚至藉此保育瀕危物種，現階段仍有重重挑戰需跨越。

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延伸閱讀：
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參考資料：
Self-Love Is Important, but We Mammals Are Stuck With SexNo, Sharks Cannot Impregnate Stingrays—As North Carolina Aquarium Investigates Mysterious PregnancyAmerican crocodiles can have 'virgin births'—here’s what that means印記基因的研究【王道還科普專欄】愛情不是重要的科學問題