16年間交尾せずに一人で暮らし、子供を産んだ

長年独りで暮らし、異性のメスと会うこともなかったのに、突然子供が生まれた……。ワニ、サメ、ヘビ、トカゲなどの動物にも、このようなことは起きています。

2018年、コスタリカの動物園で、16年間同種の動物と接触していなかったメスのアメリカワニが卵を産んだ。 14個の卵のうち7個は受精卵のように見えました。

ワニの受精卵には真ん中に「ベルト」がある |ケツァル・ドワイヤー

3か月間の人工孵化の後も卵は孵化しなかったため、研究者らが卵を開封したところ、中には完全に成長した赤ちゃんワニがいた。

卵の1つには完全に成長したワニの赤ちゃんが入っていたが、受精したと思われる他の6つの卵には身元不明の内容物が入っていた。 |ケツァル・ドワイヤー

雌の動物が雄を必要とせず、交尾もせずに子孫を産むことができる現象は、単為生殖と呼ばれます。野生での単為生殖の発生を観察することは非常に難しいため、この分野での最初の発見の多くは、ほぼすべて人間が飼育した動物で発生しました。

今年8月、米国シカゴの動物園でエポレットザメの赤ちゃんが誕生した。ここのスタッフも、これまで母親のサメをオスのサメと一緒に暮らしさせたことがなかったので驚いた。この成体のメスのサメは昨年から毎月数個の卵を産んでいるが、その多くは未受精卵であり生存できない。卵子のうちの1つが実際に胚に成長したことが発見されるまでは。 5か月の孵化後、子サメが殻から抜け出しました。

これに先立ち、他の水族館ではエポレットザメの単為生殖の記録がありました。 2016年、オーストラリアの水族館で長年単独で暮らしていたメスのヒョウザメが3匹の子ザメを出産した。研究者たちは当初、このサメが体内に精子を蓄えているのではないかと疑っていたが、遺伝子識別技術を使って分析したところ、子サメの遺伝物質は母サメからのみ受け継がれていることが判明した。研究者たちは、これが有性生殖から無性生殖に切り替えるのが観察された初めてのサメかもしれないと考えている。

ヒョウザメの幼魚の色と模様は成魚とは異なります。 |クイーンズランドの観光とイベント、アキレス KV

2012年、米国のルイビル動物園で、それまで一度もオスを見たことのないメスのアミメニシキヘビが卵を産んだ。ヘビが無精卵を産むことは珍しくないが、職員らはこれらの無精卵が縮んだり変色したりせず、非常にふっくらと健康そうに見えることを発見した。そこで彼らは卵の一部を人工的に孵化させ、その結果、6個の卵が健康な赤ちゃんヘビに成長しました。

極体と卵子の融合

ほとんどの動物にとって、生殖は性的なものであり、つまり、生殖には交尾が必要であり、雌の卵子と雄の精子の結合が伴います。精子と卵子は性細胞と呼ばれ、どちらも減数分裂によって生成されます。減数分裂後、各卵子には女性の DNA の半分だけが含まれるようになり、各精子には男性の DNA の半分だけが含まれるようになります。結果として生まれた子孫は、DNA の半分を母親から、残りの半分を父親から受け継ぐことになります。
では、単為生殖が起こると、子孫の遺伝物質の残り半分はどこから来るのでしょうか?

簡単に言えば、女性の体は、通常は精子によって提供される遺伝子のギャップを埋める独自の方法を見つけたのです。女性の生殖器系では、減数分裂によって卵細胞が 1 つの大きな卵子と 3 つの小さな極体を形成します。極体には余分な遺伝物質が含まれており、卵子の染色体の数が正しいことを保証し、余分な細胞質を排出するために退化して消失します。

単為生殖の場合、極体は精子として機能し、卵子と結合して胚を形成します。

通常、第一極体は分裂しませんが、一部の生物では第一極体が分裂し、最終的に 3 つの極体が生成されます。 |サイエンシア58

卵子が減数分裂を起こすと染色体が組み換えられるため、単為生殖で生まれた子孫の遺伝子は母親の遺伝子と似ていますが、わずかに異なります。したがって、単為生殖とクローニングはどちらも無性生殖を伴うものの、異なる概念です。前者によって生み出された子孫は通常、ある程度の遺伝的変異を持ちますが、後者によって生み出された子孫は遺伝的重複です。

子孫のほとんどはメスですが、オスもいます。

単為生殖できる動物のほとんどでは、子孫は通常母親から 2 つの X 染色体を受け取るため、雌の子孫しか生まれません。さらに、科学者たちは、これが遺伝的特徴である可能性、つまり単為生殖を経験したメスが単為生殖で繁殖できる娘を産む可能性があることを発見しました。

サメが単為生殖を行う場合、産むのは娘のみですが、一部のメスの動物は単為生殖によって息子を産むことができます。 2006年には、イギリスの動物園のコモドドラゴンも単為生殖を経験した。メスのコモドドラゴンは WZ 性染色体を持ち、オスは ZZ 性染色体を持ちます。単為生殖が起こると、メスは WW または ZZ の卵しか産めなくなります。 WW の卵は生き残れないため、ZZ の卵のみ正常に孵化でき、子孫はすべてオスになります。

そして、オスの個体が存在すると、コモドドラゴンは有性的に繁殖できるようになります...

2006年、ロンドンのチェスター動物園でコモドドラゴンの赤ちゃんが単為生殖で誕生しました。 |イアン・スティーブン

単為生殖は人々が考えるよりも一般的である

進化論的観点から見ると、単為生殖は最良の繁殖方法ではないようです。単為生殖に頼る孤立した集団は遺伝子プールが小さくなり、子孫は病気にかかりやすくなり、変化する気候条件や新たな捕食者への適応力も低下する。

しかし、単為生殖は緊急手段となるようだ。コモドドラゴンを例に挙げてみましょう。インドネシアの多くの無人島の住民として、同種の動物がいない小さな島に取り残されたとき、メスのコモドドラゴンは単為生殖を通じて種の存続を維持することができます。ある日、別の島から同じ種が海岸に打ち上げられると、ここの遺伝子プールの多様性が増加します。しかし不思議なことに、混合性別の集団であっても、一部のコモドドラゴンは依然として単為生殖で繁殖する。

2021年、研究者らは、2羽のカリフォルニアコンドルも単為生殖で繁殖しており、以前にも何度もオスとの繁殖に成功していたことを発見した。 |ジョセフ・ブラント

単為生殖については、まだ分かっていないことがたくさんあります。かつては単為生殖はまれなことだと考えられていましたが、次々と発見されることにより、単為生殖は私たちが考えていたよりもはるかに一般的である可能性が示唆されています。

参考文献

[1] チャペル，B.（2023）。お父さんサメは見当たらない：動物園は明らかに単為生殖の後にかわいいサメの赤ちゃんを迎えた。 NPR。 https://www.npr.org/2023/11/07/1211178209/shark-pup-parthenogenes から取得

[2] ウェッツェル、C.（2021）。一部の動物が「処女懐胎」する仕組み：単為生殖について説明します。動物。出典：

https://www.nationalgeographic.com/animals/article/parthenogenesis-how-animals-have-virgin-births

[3] ヤーバー、A.（2023）。科学者らは初めて、動物における「処女懐胎」の遺伝的原因を発見した。ワシントンポスト。 https://www.washingtonpost.com/science/2023/07/28/animals-asexual-reproduction-genetic-discovery より取得

[4] ビットル、J.（2023）。アメリカのワニは「処女懐胎」をすることがあります。これがどういう意味かご説明します。動物。 https://www.nationalgeographic.com/animals/article/american-crocodiles-virgin-birth-parthenogenesis より取得

[5] スパーリング、AL、ファビアン、DK、ギャリソン、E.、グローバー、DM（2023）。ショウジョウバエにおける通性単為生殖の遺伝的基礎。カルー。バイオロジー、33(17)、3545–3560.e13。土井: 10.1016/j.cub.2023.07.006

[6] ブース、W.、レヴィン、BA、コラッシュ、JB、デイビス、MA、ドワイヤー、Q.、デプレッカー、R.、シューエット、GW（2023）。新世界のワニにおける通性単為生殖の発見。生物学。 Lett., 19(6), 20230129. doi: 10.1098/rsbl.2023.0129

[7] Qiu, L.（2021）。世界最長のヘビが処女懐胎 ― 種として初めて記録される。動物。 https://www.nationalgeographic.com/animals/article/141023-virgin-birth-pythons-snakes-animals-science より取得

[8] バーンズ，M.（2020）。単為生殖による処女懐胎: 一部の種のメスがオスなしで繁殖できる仕組み。会話。 https://theconversation.com/virgin-births-from-parthenogenesis-how-females-from-some-species-can-reproduce-without-males-150496 から取得

[9] イルカ、B.（2023）。通常は単為生殖で繁殖するナナフシの中には、時々交尾するものがある。物理.org。 https://phys.org/news/2023-09-insects-parthenogenesis-occasion.html から取得

[10] 柴田洋、坂田真、平野裕、仁田坂英、坂部明（2017）。オオアナコンダ（Eunectes murinus）における通性単為生殖が DNA 分析によって検証されました。 PLoS One、12(12)。掲載日：10.1371/journal.pone.0189654

[11] セックスはご遠慮ください。私たちは単為生殖なので。 （2023年12月20日）。 https://www.nzgeo.com/stories/no-sex-please-were-parthenogenetic から取得

[12] 処女蛇の誕生。 （2014年12月18日）。 https://louisvillezoo.org/virginsnakebirth から取得

[13]コモドドラゴンの赤ちゃんは母親のクローンですか？ - テックインタラクティブ。 （2023年12月21日）。 https://www.thetech.org/ask-a-geneticist/articles/2016/komodo-dragon-parthenogenesis-not-clone から取得

[14] https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-ecolsys-011720-114900#_i2

[15] シカゴ動物学会 - ブルックフィールド動物園プレスルーム。 （2023年12月21日）。 https://czs.org/Epaulette-Shark-Hatches-at-Brookfield-Zoo から取得

[16] ブース、W.、レヴィン、BA、コラッシュ、JB、デイビス、MA、ドワイヤー、Q.、デプレッカー、R.、シューエット、GW（2023）。新世界のワニにおける通性単為生殖の発見。生物学。 Lett., 19(6), 20230129. doi: 10.1098/rsbl.2023.0129

企画・制作

出典: Bringing Science Home (id: steamforkids)

著者 |クラウドマガジン編集者

レビュアー | Ziv's Everything Magazine 編集者

編集者：イヌオ