為什麼動物能雜交（動物雜交是如何發生的）

2023-04-13 14:25:58

隨著氣溫升高和物種活動範圍的重疊，棕熊和北極熊的雜交後代（稱為灰白熊或北極灰熊）可能會變得更加常見。攝影：PHILIPPE CLEMENT, ARTERRA, UNIVERSAL IMAGES GROUP, GETTY

撰文：JASON BITTEL

2020年夏天，賓夕法尼亞州的科學家們發現了一種前所未見的鳥：外表看起來像玫胸白斑翅雀，但歌喉卻與猩紅麗唐納雀相似。

經過更仔細的分析，這隻鳥後來被確定為雜交種，是兩個不同種個體交配的後代。

匹茲堡國家鳥類公園的鳥類學家Bob Mulvihill回憶說：「我看到它時就發出了驚嘆，』哦，我的天吶！』。Mulvihill抓住了這隻鳥，並提取了血液樣本來研究這一雜交動物的基因。

有些雜交動物眾所周知，比如騾子，但這隻鳥的情況非同一般，因為兩個親本種的顏色不同。玫胸白斑翅雀是黑白色的，胸前有一塊紅色斑塊，而猩紅麗唐納雀的羽毛為亮橙色和黑色。

2020年之前，科學家從未記錄過玫胸白斑翅雀(上圖，哥倫布動物園的一隻玫胸白斑翅雀)和猩紅麗唐納雀之間的雜交種。攝影：OEL SARTORE, NATIONAL GEOGRAPHIC PHOTO ARK

這兩種鳥不是遠親，也不是近親。 Mulvihill懷疑，這兩個物種可能是由於1000多萬年的趨異進化而分離的。

更奇怪的是，這兩個物種在北美的大部分地區都是共存的，這讓研究人員產生了疑問，為什麼以前沒有人見過二者雜交的證據。

「這只是個如同羅密歐與朱麗葉那樣的特例嗎?」他笑著說道。

如今，隨著基因測序和基因分析技術的出現，雜交動物也有了新的意義，他們可能擁有解開進化之謎的線索。

科學家最近確定美洲有七種不同的斑臭鼬，比如東部斑臭鼬(如圖)。攝影：JOEL SARTORE, NATIONAL GEOGRAPHIC PHOTO ARK

什麼是雜交動物?

丹佛大學的進化生物學家Erica Larson表示，從遺傳學上講，雜交動物是不同種個體之間雜交的結果。

大多數非科學家會認為這意味著兩個不同物種之間的繁殖，但它也可以包括一個物種內的亞種甚至種群，這些亞種或種群可以根據某些性狀或特徵而相互區分。

「它們可能在一年中的不同時間繁殖，或者它們的行為差異使它們不太可能交配，」 Larson說道。「但如果它們真的交配，它們可能會生出完全沒有問題的雜交後代。」

其中一個例子就是斑臭鼬，科學家最近將其分為七個物種，其中一些物種看起來幾乎相同，生活在相同的地區，但交配和生產時間相隔數月。

「另一個很好的例子是珊瑚，」Larson說。「許多珊瑚在一個非常特定的時間釋放配子。所以所有這些物種在物理上都處於同一個地方，也許他們可以形成一個雜交種，」但它們的繁殖時間相隔幾小時或幾天，因而錯過了生成雜交種的機會。

然而，在圈養環境或實驗室中，這些自然障礙對成功雜交的阻礙較小。

印度尼西亞西爪哇島塔曼野生動物園的一隻獅虎獸，它是一隻雄性非洲獅和雌性虎的雜交後代。攝影：JOEL SARTORE, NATIONAL GEOGRAPHIC PHOTO ARK

哪些動物可以雜交?

最著名的雜交動物之一就是所謂的獅虎獸，雄獅和雌虎的雜交後代。2004年的一部電影《大人物拿破崙》讓獅虎獸進入了公眾視野。但很少有人聽說過虎獅獸，即雌獅和雄虎的後代。

這兩種配對在野生環境中幾乎不可能發生，因為獅子和老虎的活動範圍幾乎從不重疊。混血駱駝也是如此，它是美洲駝和單峰駱駝的雜交後代，二者生活在大西洋的兩端，但卻被研究人員培育了出來。

馬科動物特別容易雜交。驢和馬可以繁殖出騾子，而斑馬和馬可以繁殖出雜交斑馬或其他組合。

2019年，科學家們首次證明，獨角鯨有時會與白鯨雜交，產生narluga。還有至少20份關於各種海豚和鯨在野外和圈養環境中產生雜交後代的報告。

這種情況不僅僅存在於哺乳動物中。還有文獻記載，木紋響尾蛇和西部菱斑響尾蛇、古巴鱷和美洲鱷、俄羅斯鱘和匙吻鱘、克拉克大麻哈魚和虹鱒，以及各種昆蟲，如螞蟻、蜜蜂、黃蜂和白蟻之間也存在雜交。植物的雜交能力特別強，而且被認為比動物的雜交率還要高。

地球上數量最多的雜交物種之一可能是現代人（modern humans），他們攜帶著與其他古人類(如尼安德特人和丹尼索瓦人)雜交的遺傳跡象。

2002年，杜拜的駱駝繁殖中心，Kamilah站在母親的旁邊，Kamilah是雄性單峰駱駝和雌性美洲駝的雜交後代。攝影：REUTERS, ALAMY

動物雜交罕見嗎?

雖然雜交種看起來很不尋常，但它們中有很多都很常見。

例如，Mulvihill說，鳥類中有大量的雜交記錄，在一萬多種已知物種中，有高達10%的物種是雜交的。這可能不是巧合，因為有大量的觀鳥者拍下了這些有趣的景象，然後將其發布到了論壇、觀鳥協會頁面或iNaturalist等智慧型手機應用程式上。

「眾所周知，雜交在蝴蝶中也很常見，」Mulvihill說到。但與觀鳥者不同的是，很少有蝴蝶觀察者能輕易發現這一昆蟲的雜交跡象。

一些科學家還認為，某些雜交種在未來可能會變得更加普遍。例如，隨著氣候變化使北極海冰減少，北極熊預計將花更多時間呆在陸地上，在陸地上它們可能會遇到向北擴張的棕熊。如果它們交配，就能創造出被稱為北極灰熊或灰白熊的雜交種。

2013年，一隻雜交斑馬幼崽在法國庫奇瑞的一個農場裡嬉戲，它是一匹雄斑馬和一匹雌馬的雜交後代。攝影： ALAIN JULIEN, AFP, GETTY

動物雜交是好還是壞?

雜交並不總是預示著遺傳上的厄運。但它也可能不會產生更強大的物種。

例如，獅虎獸容易出現健康問題，如快速生長和心臟問題。

此外，親本種可能存在不相容的遺傳差異，例如染色體數量的不同。這就是雜交種通常不育的原因之一，一個不能繁殖的後代會限制父母成功擴展其基因庫。

「它們少了一次將基因傳給後代的機會，」Larson說道。

如果親本種中的一個或兩個都面臨滅絕的危險，雜交就帶來麻煩。這是因為當一個物種的基因變得稀少時，雜交後代的新基因組合就會取代它，從而威脅到它的生存。這被稱為遺傳湮沒，這就是為什麼與郊狼的雜交是目前困擾美國東南部紅狼的眾多威脅之一。

然而，雜交也可以引入有益的基因，比如殺蟲劑抗性，Larson說。如果這些基因有益於雜交後代生存和繁殖，這種益處就會在種群中廣泛傳播。這就是科學家們所說的適應性滲入。

「但我認為大多數情況下，可能既無益處也無壞處，」Larson說道。「大多數時候，它可能沒有任何作用。」

隨著基因工具的進步，科學家們現在可以通過觀察雜交種的基因組，輕鬆地識別出可能起源於其他地方的闖入基因。這意味著每一個雜交種都是了解進化如何創造新物種的窗口。

「比如有兩個物種，它們的基因組經歷了數十萬年的獨立進化，然後你把它們重新組合在一起，把這些基因組以雜交的形式混合起來，」Larson說道，「你就可以了解哪些起了作用，哪些沒有作用。」

（譯者：陌上花開）