為什么生物非要進化出“性”?


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為什么生物非要進化出“性”?

地球上多細胞生命的生殖方式基本上都採用了有性生殖,這個比例占到了99%,尤其是我們常見的宏觀生物、高等生物,例如鳥類、昆蟲、哺乳動物等等,都是通過兩性生殖細胞的結合來產生新的後代。

今天有性生殖已經被我們習以為常,但是地球生命開始的時候,乃至生命在地球上進化了30億年,當時所有的生命都採用的是無性生殖,這種生殖方式不需要兩性的參與,而是簡單的分裂複製自己,產生一個和自己基因完全一樣的新個體。

有性生殖是後來在漫長的進化中才出現的,逐漸被絕大多數的生命所選​​擇。

更為奇怪的是,雖然現在大部分的生物都選擇了有性生殖,但是無性生殖的方式並沒有被完全淘汰,一些簡單的單細胞生命現在依舊只能無性生殖,而且在一些爬行動物的身上依舊保留著兩種生殖方式,它們既可以進行無性生殖,也可以進行有性生殖。

多數生命選擇了有性生殖這說明有性生殖總體來說要好於無性生殖,但無性生殖並沒有被徹底淘汰,這又說明了無性生殖在某些特定的條件下要優於有性生殖。

關於有性生殖是如何在生命進化中出現的?何時出現的?由於這方面的化石證據十分的稀少,因此有性生殖的起源一直都是科學界的一個謎題。

但科學家也從理論上解釋了為什麼會生物之間會出現“性”?

現在地球上絕大多數的生物都把大部分時間、精力、能量都花費在了兩性之間的繁殖行為上,它們竭盡全力、不惜付出所有都要獲得配偶、獲得交配權。

例如鳥類雄性不惜被天敵發現,也要耗費能量把自己進化得五顏六色,還要花費大量的精力用各種五顏六色的材料來裝扮自己的巢穴,這樣做都是為了吸引雌性。

人類雄性不惜花費重金彩禮、裝扮自己的房子來獲得女性的青睞;即使是花朵產生的香氣,它們也是為了吸引昆蟲來為自己傳播花粉。

這些都是非常耗費能量和時間的行為,而且有性生殖還有一個更為嚴重的代價,雌雄個體只能傳遞自己一半的基因,也就是說產生的後代基因只有親一代一方的一半;

這對基因遺傳來說是一個巨大的損失和犧牲。

而在有性生殖之前,所有的生物都是無性生殖,也就是簡單的細胞分裂,一變二、二變四,且能完整地遺傳自己的整套基因。

並且無性生殖不需要浪費能量,也省去了麻煩的求偶過程,且繁殖的速度快,在時間和地點上都沒有嚴格的限制。

那麼為什麼大部分的生物最後都選擇了一條漫長而曲折的有性繁殖路線,而不是一條簡單的複制自己的路線?

這只能說明有性生殖有了非常大的優勢,這些優勢蓋過了它所有的劣勢。

首先有性生殖通過兩套基因的自由重組,所產生出來的所有後代它們都具有不同的性狀,也就是說,你的兄弟姐妹雖然跟你一樣都來自你的父母,但是你們擁有不同的基因組成,外觀並不一樣,行為、智商都有很大的差異。

因此有性生殖可以加大後代的多樣性,使得後代能夠更好地適應環境的變化,雖然有性生殖產生後代慢,但是產生出來的後代卻更加的優秀。

而且有性生殖在基因重組的過程中,發生錯誤的機率比較高,也就是基因突變,這些突變有好有壞,壞的就會被環境淘汰,好的就會被保留下來,因此有性生殖可以加快生物的進化以及分化,可以產生出更多的物種。

這就是為什麼地球上的生物進行了30多億年的無性繁殖,一直都是簡單的單細胞生命,或者是一些稍微複雜一點的多細胞生命,總體上來看,生命還比較原始。

但是當十幾億年前出現了有性繁殖以後,地球上的生物就加快了進化的過程,生命的形式也慢慢地複雜了起來,物種數量也逐漸的多了起來。

有性生殖還使得個體之間的基因可以發生交流,例如在一個個體中產生了有利於生存的基因,那麼這個基因就可以通過有性生殖的方式在整個種群當中慢慢的擴散開來;隨著時間的推移,好的基因慢慢的累積,就會使得後代更加的適應環境變化。

而無性生殖就算個體中產生了有利的基因突變,也會因為沒有基因的交流而消失,阻礙了生物的進化。

正是因為這樣,在環境惡劣的時候,當生物生存面臨巨大壓力的時候,首先出現有性生殖的生命就會獲得巨大的優勢。

如果沒有有性生殖,那麼地球上的生命根本就進化不到今天我們看到的模樣,還會一直停留在簡單的單細胞形式的生命體。

由於無性生殖也可以繁殖後代,而且簡單、省事、速度快,最主要的是當生物生存的環境適宜的時候,這種方式具有一定的優勢。

因此即使到了今天,地球上一些生命依然採用無性生殖,粗暴地複制自己,例如細菌、病毒,還有一些低等生物,例如酵母,蝸牛,海星和蚜蟲等等,還有一些爬行動物,它們保留了兩種繁殖方式;

在野外當找不到雄性的時候,當環境壓力不大的時候,雌性就可以進行孤雌生殖,不需要雄性的參與,當環境有壓力的時候,它們就會採用有性生殖的方式。

所以科學家認為,有性生殖的出現是生物面臨環境壓力,所進化出來的一種特有的應對策略,以增強後代的競爭力,生存能力。

那麼有性生殖是什麼時候開始的?哪種生物最先進行有性生殖?

這種事情我們無法通過理論去推測,只能找化石證據,有關有性繁殖我們可以找到最早的一個原始魚類的化石證據。

化石是在蘇格蘭3.85億年前的岩石中發現的,這種原始的魚類是盾皮魚綱的小肢魚,它們是目前我們所知最早的性別二態性的物種,也就是雌雄個體在外觀上看起來不一樣,也是最早的通過內部受精繁殖的脊椎動物。

但有性生殖的起源要比這條魚早的多,大約在12億年前,這個時候動物和植物還沒有分化,海洋中生物也只是簡單的單細胞和多細胞生物。

生物學家在加拿大北極地區的岩石沉積物當中發現了12億年前的化石,其中記錄了地球生物最早的有性生殖。

這種生物叫Bangiomorpha pubescens,它不是魚、也不是動物,而是一种红藻,屬於多細胞生物,它們我們所知地球上最早進行有性生殖的生物。

現在地球上依舊有很多的紅藻,它們是最大、最古老的藻類之一,大約有5000到6000種,在過去的12億年裡,它們一直保持原有的外觀沒有發生變化,它們也成為了有性生殖最早的活化石。