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为什么生物非要进化出“性”?没有性的世界会怎么样?

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李论科学 2021-02-23 18:50

地球上多细胞生命的生殖方式基本上都采用了有性生殖,这个比例占到了99%,尤其是我们常见的宏观生物、高等生物,例如鸟类、昆虫、哺乳动物等等,都是通过两性生殖细胞的结合来产生新的后代。

今天有性生殖已经被我们习以为常,但是地球生命开始的时候,生命在地球上进化了30亿年,当时所有的生命都采用的是无性生殖,这种生殖方式不需要两性的参与,而是简单的分裂复制自己,产生一个和自己基因完全一样的新个体。

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有性生殖是后来在漫长的进化中才出现的,逐渐被绝大多数的生命所选择。

更为奇怪的是,虽然现在大部分的生物都选择了有性生殖,但是无性生殖的方式并没有被完全淘汰,一些简单的单细胞生命现在依旧只能无性生殖,而且在一些爬行动物的身上依旧保留着两种生殖方式,它们既可以进行无性生殖,也可以进行有性生殖。

多数生命选择了有性生殖这说明有性生殖总体来说要好于无性生殖,但无性生殖并没有被彻底淘汰,这又说明了无性生殖在某些特定的条件下要优于有性生殖。

关于有性生殖是如何在生命进化中出现的?何时出现的?由于这方面的化石证据十分的稀少,因此有性生殖的起源一直都是科学界的一个谜题。

但科学家也从理论上解释了为什么会生物之间会出现“性”?

现在地球上绝大多数的生物都把大部分时间、精力、能量都花费在了两性之间的繁殖行为上,它们竭尽全力、不惜付出所有都要获得配偶、获得交配权。

例如鸟类雄性不惜被天敌发现,也要耗费能量把自己进化得五颜六色,还要花费大量的精力用各种五颜六色的材料来装扮自己的巢穴,这样做都是为了吸引雌性。

人类雄性不惜花费重金彩礼、装扮自己的房子来获得女性的青睐;即使是花朵产生的香气,它们也是为了吸引昆虫来为自己传播花粉。

这些都是非常耗费能量和时间的行为,而且有性生殖还有一个更为严重的代价,雌雄个体只能传递自己一半的基因,也就是说产生的后代基因只有亲一代一方的一半;

这对基因遗传来说是一个巨大的损失和牺牲。

而在有性生殖之前,所有的生物都是无性生殖,也就是简单的细胞分裂,一变二、二变四,且能完整地遗传自己的整套基因。

并且无性生殖不需要浪费能量,也省去了麻烦的求偶过程,且繁殖的速度快,在时间和地点上都没有严格的限制。

那么为什么大部分的生物最后都选择了一条漫长而曲折的有性繁殖路线,而不是一条简单的复制自己的路线?

这只能说明有性生殖有了非常大的优势,这些优势盖过了它所有的劣势。

首先有性生殖通过两套基因的自由重组,所产生出来的所有后代它们都具有不同的性状,也就是说,你的兄弟姐妹虽然跟你一样都来自你的父母,但是你们拥有不同的基因组成,外观并不一样,行为、智商都有很大的差异。

因此有性生殖可以加大后代的多样性,使得后代能够更好地适应环境的变化,虽然有性生殖产生后代慢,但是产生出来的后代却更加的优秀。

而且有性生殖在基因重组的过程中,发生错误的几率比较高,也就是基因突变,这些突变有好有坏,坏的就会被环境淘汰,好的就会被保留下来,因此有性生殖可以加快生物的进化以及分化,可以产生出更多的物种。

这就是为什么地球上的生物进行了30多亿年的无性繁殖,一直都是简单的单细胞生命,或者是一些稍微复杂一点的多细胞生命,总体上来看,生命还比较原始。

但是当十几亿年前出现了有性繁殖以后,地球上的生物就加快了进化的过程,生命的形式也慢慢地复杂了起来,物种数量也逐渐的多了起来。

有性生殖还使得个体之间的基因可以发生交流,例如在一个个体中产生了有利于生存的基因,那么这个基因就可以通过有性生殖的方式在整个种群当中慢慢的扩散开来;随着时间的推移,好的基因慢慢的累积,就会使得后代更加的适应环境变化。

而无性生殖就算个体中产生了有利的基因突变,也会因为没有基因的交流而消失,阻碍了生物的进化。

正是因为这样,在环境恶劣的时候,当生物生存面临巨大压力的时候,首先出现有性生殖的生命就会获得巨大的优势。

如果没有有性生殖,那么地球上的生命根本就进化不到今天我们看到的模样,还会一直停留在简单的单细胞形式的生命体。

由于无性生殖也可以繁殖后代,而且简单、省事、速度快,最主要的是当生物生存的环境适宜的时候,这种方式具有一定的优势。

因此即使到了今天,地球上一些生命依然采用无性生殖,粗暴地复制自己,例如细菌、病毒,还有一些低等生物,例如酵母,蜗牛,海星和蚜虫等等,还有一些爬行动物,它们保留了两种繁殖方式;

在野外当找不到雄性的时候,当环境压力不大的时候,雌性就可以进行孤雌生殖,不需要雄性的参与,当环境有压力的时候,它们就会采用有性生殖的方式。

所以科学家认为,有性生殖的出现是生物面临环境压力,所进化出来的一种特有的应对策略,以增强后代的竞争力,生存能力。

那么有性生殖是什么时候开始的?哪种生物最先进行有性生殖?

这种事情我们无法通过理论去推测,只能找化石证据,有关有性繁殖我们可以找到最早的一个原始鱼类的化石证据。

化石是在苏格兰3·85亿年前的岩石中发现的,这种原始的鱼类是盾皮鱼纲的小肢鱼,它们是目前我们所知最早的性别二态性的物种,也就是雌雄个体在外观上看起来不一样,也是最早的通过内部受精繁殖的脊椎动物。

但有性生殖的起源要比这条鱼早的多,大约在12亿年前,这个时候动物和植物还没有分化,海洋中生物也只是简单的单细胞和多细胞生物。

生物学家在加拿大北极地区的岩石沉积物当中发现了12亿年前的化石,其中记录了地球生物最早的有性生殖。

这种生物叫Bangiomorpha pubescens,它不是鱼、也不是动物,而是一种红藻,属于多细胞生物,它们是我们所知地球上最早进行有性生殖的生物。

现在地球上依旧有很多的红藻,它们是最大、最古老的藻类之一,大约有5000到6000种,在过去的12亿年里,它们一直保持原有的外观没有发生变化,它们也成为了有性生殖最早的活化石。

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