新浪科技讯 北京时间7月6日消息,据国外媒体报道,无论是鸟类还是蜜蜂,无论是黑猩猩还是人类,这些生命的存在都离不开“性”。但是,很少有人意识到,有性繁殖最初是出现在与我们非常不一样的生物身上。那么,性是怎么开始的呢?鸟类求偶和蜜蜂传粉背后的真实故事是怎样的呢?
有性繁殖的出现一直是令科学家迷惑的课题。今天的地球上,99%的多细胞生物——我们眼睛所能看到的众多生物体——都进行有性繁殖。所有这些生物都具有独特的有性繁殖机制,但这一过程的演化包含着许多未解之谜。
即使对于演化论之父达尔文,也同样对“性”感到困惑。他在1862年写道:“我们甚至对性特征的最终起因没有一丁点了解;为什么新生命需要由两种性别要素的结合才能产生?整个问题还隐藏在黑暗之中。”
许多物种是在完全确定了性角色之后,经过漫长的努力才获得交配权。雄性园丁鸟会打造精致的鸟巢以取悦雌性;一些雌性发光昆虫的尾部能发出亮光来引诱雄性;甚至是花朵制造的香味也是吸引昆虫的妙招,后者能够将花粉传播到最近的植株上,帮助它们授粉。
在如此眼花缭乱的多样性背后,所有的有性繁殖生物都遵循相同的基础路径——同一物种的两个成员将它们的DNA结合,产生一个新的基因组。在“性”产生之前,所有的繁殖都是通过无性繁殖完成的,其基本方式是细胞分裂——一个生物体实实在在地分裂成两半,形成两个生物体。
这是一个简单的“复制—分裂”机制,所有的细菌、大部分植物甚至部分动物都具有这种机制,至少在某些时候会这么做。相比有性繁殖,无性繁殖更加有效率,也更 为简单。一个无性繁殖的物种不需要浪费时间和精力去寻找并取悦配偶,它们只需要长大后再分裂成两个。对于有性繁殖的物种,吸引、追求配偶的过程伴随着许多 麻烦,有时候甚至会有生命危险。
还有其他显而易见的“性代价”。两个独立基因组的结合需要完全不同的过程——一颗卵需要和精子结合。它还意味着,每个亲代只将一半的基因传递给下一代。相比 之下,无性繁殖的亲代所产生的后代本质上是自己的复制品。如果说我们的基因都自私地想要确保自己的生存,无性繁殖听上去似乎是更好的方式。
斑马会花时间爱抚伴侣那么,当有直接路径可供选择时,为什么如此众多的物种会选择更加漫长,更加曲折的有性繁殖策略呢?性肯定能提供某些利大于弊的演化优势。
1886年,德国演化生物学家奥古斯特·魏斯曼(August Weismann)提出,有性繁殖能对基因进行重组,创造出“个体差异”,而这正是自然选择起作用 的地方。本质上,性是同一物种的两个生物体融合各自资源的机会。它们的后代中,有一些会携带来自父母双方的有益基因,这意味着它们能更好地应对环境压力, 而这些环境压力可能会使无性繁殖的物种陷入绝境。事实上,性甚至可能加快演化的节奏——当环境条件快速变化时这是显而易见的优势。
变幻不定的气候会影响演化的进程 早期地球的环境条件比如今恶劣得多在一些研究中,无性繁殖的物种被诱导进行了有性繁殖,研究的结果提供了最终的证据,证明了上述有性繁殖的优势。原始的单细胞生物通常习惯于无性繁殖,但如果环境压力变大,它们也会转变为有性繁殖物种。环境压力可以是天气的细微变化,也可以是猛烈的陨石撞击。
有性繁殖的起源之所以长久以来令人迷惑不解,部分是因为我们在观察今天的世界时,会发现许多无性繁殖的生物依然活跃,一些同时具有两种繁殖方式的生物似乎还更偏爱无性繁殖。这样的生物包括酵母、蜗牛、海星和蚜虫等。
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