有性之谜

科学知识、百科常识
回复
peng
Site Admin
帖子: 197
注册时间: 周五 11月 01, 2019 9:06 am

有性之谜

帖子 peng »

有性之谜

·方舟子·

为什么会有性?

性对于生物体本身并不是一件什么好事。对于雄性来说,他们要花费大量的
时间和精力去寻找和讨好配偶,或为求偶而战,弄得伤痕累累乃至有生命危险。
对于雌性来说,有性生殖的结果使她们的基因只能有一半传给子女,而来自雄性
的另一半未必就很优秀,说不定受骗上当被一个孬种所勾引。如果她们采用孤雌
生殖,她们的基因就能百分之百地传下去。至今还有几千种动植采用无性或孤雌
生殖,就避免了那“百分之五十”的代价。但是在现今存在的几百万种动植物中,
为什么绝大多数都采用有性生殖(或者是有性和无性生殖相结合),它们的雌性
为什么愿意付出这“百分之五十”的代价?性在进化上究竟有什么好处?

这可以说是进化生物学上最大的谜团之一。自从费歇尔提出这个问题以来,
已有各种各样的答案。目前流行的观点认为,有性繁殖带来了基因重组,基因重
组带来了无穷无尽的变异,而丰富的变异更有能力接受生存的挑战。这就象参加
抽奖,单性生殖只是买了一张彩票,然后把它复印了许多次,复印得再多也不能
增加中奖机率,而有性生殖却是买了许多不同号码的彩票,显然最有可能中奖。

通过在每一代改变基因,有性物种能更好地躲避敌人(寄生虫和捕食者)的
追捕。为了能够生存,必须不断地更新(相应地,寄生虫和捕食者也必须不断地
进化)。如果象单性生殖那样,母子一成不变,原地踏步,就会被敌人追上,最
终导致灭亡。所以,即使只有百分之五十的基因得到传递,也要比什么都没能传
下去的好。这种解释,被称为“红后”假说,它得名于《镜子背后》中象棋红后
对爱丽丝说的话:“为了停留在原地,要拼命地跑。”(图4-3)

“红后”做为一种有吸引力的假说流行了许多年,近年来通过对一种同时具
有有性和无性生殖的鱼类的研究,才证实了这个假说:有性生殖的后代要比无性
生殖的后代更不容易感染寄生虫,而且变异越大,越不容易感染。

两性战争

对于“红后”假说能否完全解释性的由来,大部分进化生物学家仍然表示怀
疑。我们且把这个问题放到一边,来看另一个看上去简单而实际上也很难回答的
问题,这个问题也是费歇在他划时代的著作《自然选择的遗传理论》中提出来的:
为什么有性生殖的物种一般都有两性?为什么不象原生生物那样只有一性,也能
通过有性生殖交换基因?为什么不象粘液霉菌那样有十三种性别?两性,意味着
只能在百分之五十的群体中寻找配偶,如果只有一性,就能找除自己以外的任何
个体,如果有十三性,假定跟任何异性都可以交配的话,找到配偶的机会就会大
大增加。

对这个问题的回答也是近年来的事,它涉及到所谓基因组内冲突。在细胞中,
不仅细胞核有基因,细胞质中的线粒体(植物还包括叶绿体)也有自己独立的基
因。两个细胞如果融合在一起,会出现一个问题:两个细胞核的基因可以结合在
一起遗传给后代,线粒体的基因却没办法这么办,因为线粒体有许多个,而且数
目不定,没法一一配对。没法配对,谁又都不让着谁的话,就只有用战争解决了。
事实上,线粒体确实能够用酶把对方的线粒体消灭掉。因此,如果交配时两个细
胞完全融合的话,线粒体之间的战争将使得交配成为一场对双方都没有好处的灾
难。为了避免这样的灾难,一方抛弃了自己的线粒体,而只保留细胞核的基因,
这就成为了精子;而另一方同时保留细胞核和线粒体的基因,成为了卵子。两种
性别由此诞生。

对于原生生物来说,它们在行有性生殖时,细胞并不相互融合,只是交换细
胞核。而且为避免近亲繁殖,它们的细胞核有多种不同的类型,并非任意两个个
体都能交配。

那种有十三种性别的粘液霉菌又如何呢?深入的研究发现,这十三种性别并
不是平等的。同样为了防止线粒体之间的战争,存在着一个等级森严的制度:比
如说,第十三号的性可以跟任何别性交配,在交配时只有它能够遗传下线粒体基
因,其它的性必须抛弃自己的线粒体;对于第十二号的性来说,只有在跟十一号
或者低于十一号的别性交配时,才有保留线粒体基因的特权;依次类推。

可见如果只有一性,或者有两个以上的性,反而让有性生殖变得复杂起来,
不如只有两性那么简单明了。也许正是为了不让生活太复杂,大家才都采用两性
制度。

在粘液霉菌中,低一号的性有时会发生突变,拒绝抛弃自己的线粒体,其结
果是跟与之交配的高一号的性同归于尽。如果这样的造反持续下去,等级森严的
制度最终会垮台,性别的种类会越来越少,直到只剩下两种性。

也许,今天的两性制度,正是以前多性制度垮台之后的结果。如果连精子也
要造反,那就只有死路一条,什么也遗传不下去了。

虽然在这场线粒体战争中,精子为了顾全大局而举手投降,但是精子和卵子
之间仍然还在为了传递自己的基因而明争暗斗。遗传学家发现,在小鼠中(人类
也应该一样),来自父方的基因会刺激生长激素的表达,促使胎儿长得更大。胎
儿出生时越重,就越健康越容易存活,但是母亲怀孕和生产时付出的代价也越高,
可能会影响以后的生育。对于父方基因来说,它只管带着它的胎儿的命运,而不
管母亲以后能否生育;而母亲本身却不能只做这么一锤子买卖,她还想在生下这
一胎后还能继续生育,有更多的子女传递自己的基因,因此,毫不奇怪,来自母
方的基因会试图消除胎儿的生长激素,抵制胎儿的生长。胎儿的最后大小,就是
父方和母方基因互相争夺达到平衡的结果。

性,是一场传递自己的基因的战争。


性乎爱乎?


在把生物学原理应用于人类时,必须牢记这一点:人类是一种文化动物。人
类的行为不仅被先天的生物本能所决定,而且也受到后天的文化、社会因素的影
响。怎么区分这两者呢?一种方法是研究比较在不同文化、不同社会的人类行为,
如果他们具有共同点,这些共同点就可以认为是由先天的生物本能决定的。

在八十年代,为了找出影响人类求偶的先天因素,人类学家调查了来自37
个社会的上万名男女,结果发现他们对配偶的标准都相当一致,也就是“男人爱
貌,女人爱财”:男人比女人更注重对象的生理吸引力,而女人比男人更注重对
象的经济状况。而且,男人更倾向于选择比自己年轻的对象,而女人更喜欢比自
己年老的对象,在这37个社会中,最理想的年龄差别竟然都是男方比女方大三
岁。

从进化生物学的原理来看,这是很容易理解的。男性的生殖期要比女性长得
多,从青春期开始一直到六七十岁,男性都具有生殖能力,而女性的生殖能力在
三十岁以后迅速降低,停经以后就完全中止。在医学不发达的时代,女性最安全
的生育年龄是三十岁之前。因此,在求偶时,男性要比女性更为注重对象的年龄
和健康状况,也就是生殖能力。女性吸引男性的那些生理特征,比如光滑的皮肤、
鲜亮的头发、明媚的眼睛、丰满的身材,其实都是年轻、健康的标志。而做为要
承担抚养子女的主要责任的女性,她们希望对象能够有较好的经济能力为她们和
子女提供优厚的生活条件,这也是不难理解的。

女性选择男性,男性同时也在选择女性,这种双向选择使得人类的求偶在动
物中显得很特别,因为在动物中,选择往往是单向的(一般是雌性选择)。在哺
乳动物中普遍存在的雄性竞争,在人类中也不起显著作用。具有雄性竞争的动物
的一个特征是雄性的体形要比雌性大得多,从大百分之五十到百分之六百不等;
而在人类,男性与女性的体形差异不是很大,只大百分之三十左右,这是那些一
夫一妻或“温和的”(靠炫耀而不是靠争斗来获得配偶)一夫多妻的动物的特点。
因此,人类本质上是一夫一妻或温和的一夫多妻的动物。

人类区别于其它动物的另一个特点,是性生活对于维持配偶关系无比重要。
正如英国著名动物学家莫里斯(D. Morris) 在其名著《裸猿》(1967年)一
书中所强调的:人类是性的动物。在所有的动物中,再也找不到另一种动物象人
类这样沉迷于性行为(也许只有人类的近亲矮小黑猩猩可跟人类一比),可以一
年四季地交媾,而别的动物只在短暂的发情期才能发生性行为。在一百九十三种
现存灵长类(猴子和猿)中,人类女性具有最大的乳房(乳房过大对哺乳有害无
益),人类男性具有最大的阴茎(勃起时平均长度为13厘米,而灵长类中体形
最大的大猩猩只有3厘米),这都很可能是两性互相选择的结果。在所有的灵长
类动物中,只有人类是赤裸无毛的,对于它的由来动物学家们争论不休,但正如
达尔文首先指出的,它可能是性选择的结果;的确,无毛使我们的皮肤对抚摸的
敏感性大大增强,而触觉在人类性行为中的重要性是不用多言的。在所有的动物
中,只有人类两性在性行为中都能够感受快感,尽管某些动物学家认为某些高等
灵长类的雌性也具有性高潮,但那与人类女性性高潮相比,实在是微不足道的。

所有的这一切表明,在进化过程中,性选择在促使人类的两性形成长期的、
不断被加强的愉快的结合。这种现象,我们称之为爱。

(选自方舟子著《进化中的进化论》一书)

回复