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有性生殖的优点

发表时间:2022/07/31 22:56:02  来源:郭哥聊科学  浏览次数:4083  
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有性生殖有什么优点?表面上,子代融合了双亲的遗传物质,可以有更大变异性,有利变异由于更能适应环境,可由遗传的作用在后代里得到积累和加强。如果您把这个写入到教科书中的答案看做是真理,那么您可能错了。因为“性使生物通过基因重组获得优势”只是生物学的一个假说。

受精作用和有性生殖

有很多实验支持这个假说

新西兰奥克兰大学和英国伦敦皇家学院的科学家联手在《自然》杂志上发表了一项研究论文,声称,有性繁殖的酵母能够比无性繁殖的酵母更快地适应环境的变化。正常酵母产生的孢子只含有一半的父辈染色体。这些孢子必须与其他孢子进行“交配”,从而将彼此的遗传信息结合在一起,产生新的酵母。

科学家们通过遗传手段改变酵母细胞,使其丧失有性繁殖的能力。两种新酵母都能正常生长。但是当研究人员改变两种细胞所处的培养液的温度、盐度,与无性繁殖的细胞株相比,有性繁殖的细胞株的生长速度要更快一些。

酵母菌在显微镜下形态展示

类似的研究报告果还有很多,似乎这些实验研究的事实证明了——性使生物通过基因重组获得了优势。然而科学的结论却并不能因此而得出,因为如此下结论,就犯了一个科学上的常识性错误:预设假设,并选择对假设有力的证据证明之

类似的实验再多,仍旧缺乏实验结果与理论假设之间因果性的严格证明,科学家们要想证明这个假说,需要设计更加严谨的实验,以弥补现有实验的不足。这种错误早在359年前,英国化学家,罗伯特·波义耳,在其著作《怀疑派化学家》中有过清晰的阐述,书中说:

“……那些言之凿凿的,似乎毫无怀疑余地的假说,一旦仔细分析就会对其真理性产生诸多疑问。那些人声称自己的理论是经过试验证明的,但实际上则恰恰相反,他们是先臆想了一套真理,然后再根据这套所谓的真理,试图用试验证明自己的推论的正当性……”

波义尔

也有很多事实不支持这个假说

比如银杏树,雌雄异株,采用有性生殖,其染色体和人类一样,雄性由x、y染色体组成,而雌性则是两个x染色体。正因为如此,银杏在物种水平维持了较高水平的遗传变异,研究人员相信,银杏仍在继续进化。

2019年10月,浙江大学、中国科学院植物研究所和华大基因研究院的科学家通过5年的通力合作,在完成银杏首个基因组草图后,对全球545棵银杏大树进行基因组重测序,构建起迄今最大的银杏遗传数据库,为认识银杏的进化历史与进化潜力提供了重要信息。相关论文已经发表在《自然》杂志上。

银杏树

研究人员介绍,银杏被誉为植物王国的“活化石”,是世界上现存最古老的树种之一,现生银杏是古老的银杏家族唯一幸存的成员。论文第一作者、浙大生命科学学院副教授赵云鹏说,银杏树忠实保留着亿万年前祖先的模样,它们扇形带凹缺的叶片有时深裂为二,在化石里如此,现实中也是如此。

通过种群遗传结构和动态历史模拟分析,研究团队鉴定出银杏的4个古老遗传成分存在于中国的3个“避难所”:以浙江天目山为代表的东部,以贵州务川、重庆金佛山为代表的西南,以及以广东南雄、广西兴安为代表的南部。

大熊猫

在全球经历极端气候时,银杏树没有因为较高的变异产生新的变种适应下来,而是其物种的踪迹会逐渐收缩到这些避难所,等气候转好,它们又会重新向外面的天地生发。换句话说,采用有性生殖方式,有着高遗传变异水平的银杏树,并没有在极端气候下产生新变种。

考古生物学的化石证据表明,众多有性生殖的古生物出现了稳态,甚至是现存的物种也能证明稳态是铁的事实。与银杏树类似的一个例子是大熊猫,同样是有性生殖的它们,在上千万年间都没有出现较大的变化。有性生殖并没有使大熊猫随着环境变化演化成新的物种,反而它们成为最有可能灭绝的濒危动物。

生物大灭绝

有性生殖的优点是什么呢?

如果说前面的例子还不够充分,那么生物进化史上的6次大灭绝事件就足以说明问题。普遍采用有性生殖方式的动物,是这几次大灭绝事件中的主角。有性生殖,并没有在残酷的环境变化中,表现出更强的适应性。相反,那些具备多种繁殖方式的植物和藻类等成为了大灭绝事件中,幸存下来最多的生物。

由此可见,有性生殖可以产生更多变异,从而适应自然选择的说法是错误的。那么,有性生殖的优点到底是什么呢?或者说,有性生殖最大的价值在哪里呢?答案是有性生殖将生物界推进到了文明时代。

1976年,道金斯在威廉斯等人工作的基础上,系统性地提出了“自私的基因”这一说法,这使得基因选择理论成为了风靡世界的生物学概念。在道金斯看来,进化的过程既不是群体之间的竞争,也不是个体之间的恩怨,而是基因之间的战斗故事。基因的目的只有一个,那就是不断地、更多地复制自己。

在此基础之上,生物在进化中形成了利己和利他的现象,即社会性。小到昆虫,比如蚂蚁、蜜蜂,大到很多哺乳动物,比如狮子、大象、鲸鱼、海豚等等,都存在着复杂的社会性群体行为,而社会性在哺乳动物中的存在,则最终导致了人类的诞生。

鲸鱼合作捕猎

结束语

我们可以说,如果一定要问有性生殖有什么优点,仅仅从构建生物体的“砖瓦”,基因这个角度看过去,并没有什么明显的优势。在极端的环境变化面前,有性生殖脆弱得就像一张一弹就破的纸,相反,那些可以通过无性生殖的生物,却可以有更多的存活下来的机会。但有性生殖的最大贡献是,造就了我们人类的文明,让我们感受到丰富的情感生活,生活才有滋有味。

【参考资料】

1、赵肃清,李锋,孙远明. 银杏外种皮研究进展. 《 植物科学学报 》

2、史钧 其实你不懂进化论 世界图书出版有限公司

3、崔佳 生物进化史 中华工商联合出版社

4、李敏 生物进化密码 安徽人民出版社

5、道金斯 自私的基因 中信出版社

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