上篇文章我们谈到《性别的起源,用浅显易懂的语言讲明白,这才是科普》,限于篇幅,只讲了性别起源的三种学术观点,要系统了解性别的产生还需要补充三部分内容,才能把这个问题讲透:1、性别存在有什么优势?2、既然性别好,为什么不进化成三种性别呢?3、性别最初是由同一种个体分化而成,为什么雌雄异性间差异这样大?如男女。
性别存在有什么优势?
从科学的角度讲,性别的产生好像并不好,雄性要用时间和精力去寻找讨好配偶,有时为这受伤或有生命危险,有时还追不到,而雌性也只有一半基因传给下代,且雄性的另一半未必优秀。
最初的生物是无性繁殖,它能更好的繁殖,单体即可完成,后代数量有保证,并且好的基因不会被稀释;后代跟母体一样。那么为什么还能进化出性别呢?科学家用实验完美还原了性别存在的优势。
酵母菌即可有性繁殖又可无性繁殖。新西兰奥克兰大学的马修·戈达德教授和英国帝国理工学院的科学家合作,对酵母菌进行改造,培养出一种只能无性繁殖的酵母菌。实验发现在正常环境中,普通酵母和改造酵母生长速度相同。但提高温度、向培养基中加盐,使环境变恶劣,有性繁殖的酵母就比无性繁殖的生长更快。
因此研究者认为,有性繁殖的酵母会更快使基因重组,产生新变异,帮助生物更快适应新环境。也就是说,有性生殖加速了自然选择过程,加速了进化。
当无性繁殖个体出现变异时,无论好的还是坏的基因变异,都会将所有基因全部转移到亲代,时间长了不良突变会慢慢累积,当环境发生变化时中,就可能导致整个种族灭亡。
而性别的产生能避免这种情况,在有性生殖中,允许群体内不同个体出现的基因变异相互组合,交换有利的突变,过滤掉不好的突变,从而在子代基因中形成新的基因组合,创造了遗传多样性。那么在恶劣的环境下,将比无性的同类拥有更多优势,使物种进化更能适应多变的地球环境。
地球至今经历了五次生物大灭绝,可见物种的生存压力很大,性别的分化是生命演化形成的一种更具竞争力的生存模式。
为什么不进化成三种性别呢?
把性别优势说的那么好,那为什么不进化成三种性别呢?那不是比两种性别的变异机率更高,更能适应环境吗?其实这依然是自然选择的结果。
我们知道将球体分成相等的三部分很难,但是分成两部分就很容易。有性繁殖本质上是将繁殖能力一分为二,这被称为性的双重成本,即交配只需要两个个体。
如果有三种性别,每次性行为发生时要聚齐三个单体,并且需要每条染色体三份拷贝,形成复杂的三边对称细胞分裂和三向交叉过程,非常的复杂。并且看似增加了变异,但在实践中要凑齐三个单体,复杂且成本太高,相对难以完成,反而会加速物种的灭绝,所以自然就不会演变成三种性别了。
其次,生命进化是由简单到繁杂的过程,目前两种性别完全可以适应地球环境的变化,至于未来会不会进化出三种性别的物种,这要再经过上亿年才能看出,现在可以不用考虑。
在现实中,性别是由基因控制的,当在交配或胚胎发育过程中发生突变,或后天生长过程中受到影响,可能会出现有别于两种性别以外的性别,如双性人、变性人等,这些其实是两种性别的演化延升,严格意义讲不能算“第三种性别”。
为什么雌雄异间差异这样大?
性别的产生,出现了性选择,即某一性别为了获得交配权而在同性别中形成竞争,使有利于竞争的性状逐渐巩固和发展,如雄孔雀美丽的尾巴,越大越漂亮就越容易获得交配权,从而使雄孔雀的尾巴向着更漂亮方向演化,直到自然选择发挥反向选择作用,如尾过长容易被天敌捕食,才停止增长。
性别的产生还促进了性别二态性的演化,在原始的有性生殖中,雌体和雄体在形态结构上的差别往往难以区分。而随着进化,很多物种的雌体和雄体在形态结构上存在明显的差异,即呈现出明显的性别二态性。在一些高等动物中,性别二态性十分明显,有些表现在体重上,有些则表现在形态、结构或颜色上,如人类的男女差异就很大。
性别的产生还促进了物种多样化的形成。在无性繁殖时代,物种的形成依赖于地域、环境(温度、光照等)和物种基因的突变等。性别产生后,性选择通过促进第二性征的进化,加速生殖隔离和基因组合变异,结合其它因素(地域、环境等),促进了物种的进化和分化。
研究表明,当性别与有性生殖出现以后,后代生物便表现出了前所未有的多样性,在整个生物进化漫长的30多亿年里,有性生殖生物的出现大约才10多亿年,现已发现并记录的200多万物种,有98%以上是有性生殖出现后产生的。毫无疑问,性的自然选择是生命进化的重要推动力之一。