这似乎显而易见。但从进化的角度来看,有性生殖的好处并不是一目了然的。雄性犀牛甲虫会长出巨大而笨重的角,长度占其身体的一半,它们用角来争夺雌性。带尾天堂鸟会长出奇异的羽毛来吸引配偶。达尔文对这些特征感到困扰,因为他的进化论无法完全解释它们(“每当我凝视孔雀尾巴上的羽毛时,我都会感到恶心!”他在给朋友的信中写道)。 此外,性行为允许一个不相关的、可能较差的伴侣将半个基因组插入下一代。那么,为什么性行为在动物、植物和真菌中几乎是普遍存在的呢?自然选择难道不应该青睐那些放弃消耗体力的展示和基因轮盘赌而直接克隆自己的动物吗? 既是,也不是。许多动物确实会自我克隆;某些海葵可以从身体两侧生出同卵双胞胎。蚜虫、蜜蜂和蚂蚁可以进行无性繁殖。锤头鲨、火鸡、蟒蛇和科莫多巨蜥有时会进行处女生育。但几乎所有动物在一生中的某个阶段都会进行性行为。生物学家表示,性行为的好处来自减数分裂期间发生的基因重组,减数分裂是一种产生卵子和精子的特殊细胞分裂。在减数分裂期间,父母基因的组合被分解并重新配置成由此产生的精子和卵细胞中的新组合,从而产生可能有利的新基因组合。 自然选择难道不应该青睐那些放弃排泄展示和基因轮盘赌而只是自我克隆的动物吗?然而,有一种动物完全没有性行为却过得很好。蛭形轮虫可以在大多数淡水池塘中找到,它们的长度为十分之几毫米,仅包含约 1,000 个细胞,并且大约 8000 万年来一直保持贞洁。近 400 种蛭形轮虫证明了该群体具有相当大的多样性,但从未有人见过雄性。蛭形轮虫产下未受精的卵子,这些卵子会长成完全可育的子代。秘密是什么? 哈佛大学生物学教授马修·梅塞尔森和他的实验室在过去几年中一直在研究蛭形体的分子遗传学。梅塞尔森的一位前研究生尤金·格拉迪舍夫将蛭形体暴露在极高水平的电离辐射下(这种处理会导致 DNA 链中出现数百个物理断裂),证明了蛭形体可以完全重建其基因组——这在动物中是前所未有的壮举。 最近,梅塞尔森和格拉迪舍夫又发现了一个更惊人的现象:蛭形虫的染色体中含有来自细菌和真菌的外来 DNA,这是保持遗传多样性的绝佳方式。至于我们其他人,我们只能进行有性生殖。 本文最初刊登于《大众科学》杂志 2011 年 5 月刊。 |
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