為什麼會有男性,女性?為什麼生物會分成雄性,雌性?為什麼需要兩個獨立的性別?雌雄同體不是更完美的形態嗎?今天,咱們就來聊一聊這個有趣的話題。
我們都知道,地球上數量最多的生命體是細菌,而細菌就是沒有“性別”的。這些單細胞生命的繁殖方式與人體細胞一樣,只是單純地複製自己而已。無性生殖並不是簡單生命的專屬,有的物種能進行孤雌生殖。
雖然從生物學來說這並不算是無性生殖,但是也的確不需要雄性的參與。有些物種,如鞭蜥甚至已經進入了永久孤雌生殖模式。這個物種的雄性已經徹底消失了。為什麼會出現這種狀況呢?因為減輕雄性的好處是顯而易見的,畢竟雄性也是個獨立的個體,要吃掉等量甚至多於雌性所需的各種食物。
但是精子不能提供能量,只能提供基因。而且在多數情況下,雄性與雌性的數量比例趨近於1:1,也就是說往往有一半的營養能量沒能留給後代,只是白白地消耗掉了。
2003年歐洲生物學家,發現了一群大理石紋小龍蝦。它不僅擁有小龍蝦什麼都吃的優點,而且還是孤雌生殖。一次幾百枚卵孵化後都是自己的複製品。事實果然如我麼假設的那樣,繁殖效率翻倍,加上入侵物種本身的優勢,它成了小龍蝦中的病毒女王。在短短几年內攻陷了歐洲大部分水體,有些小溪中甚至擠滿了一模一樣的克隆蝦軍團。如今,已經蔓延到了非洲甚至是亞洲。
既然無性生殖的優勢是真實存在的,那為什麼世界還需要性別呢?
其實將性別拋棄獲得超能力並不見得有多難,可一旦邁出這一步想回頭就沒有機會了。性別已經出現在地球上差不多有20億年,幾乎和真核細胞誕生的時間一樣長。但從有性轉化為無性的所有物種中,無論是植物還是動物都沒有存續超過100萬年。很明顯,無性興奮劑並不足以經受時間長河的洗禮。
無性生殖的代價又是什麼呢?
人們在育種的過程中,希望農作物和牲畜的優質性狀能穩定地儲存下去,因而,人們造出了很多無性生殖的作物。香蕉就是其中的典型。
我們吃香蕉時會注意到中間有一些完全無感的小黑點,那就是已經退化的香蕉種子。每個香蕉都等同於克隆體,狀態口感永遠是最好的。可是我們現在品嚐香蕉,其實並不是最完美的。
那個最完美的香蕉品種大米七香蕉已經被毀滅了。那個傳說中完美的香蕉可謂是香蕉的真正姿態。可是在一場由真菌引發的傳染病黃葉病將它趕下了歷史的舞臺。因為基因的高度一致,所有的大米七香蕉都沒有抗病力。一時間,種植園內滿目枯黃。隨後由品質下降但不會傳染的象牙香蕉代替其位。而如今象牙香蕉也在面臨重蹈覆轍的危機,名為TR4的真菌已經肆虐了美洲。
與香蕉截然相反的另一個例子是來自澳洲的兔子。為應對其作為入侵物種氾濫成災的問題,上個世紀50年代,澳洲政府曾引入生化防治,粘液瘤病毒。這種病毒相當烈性,致死率可高達99.8%。為什麼不是100%呢?其實和我們人群是一樣的,總有一些天賦異稟,骨骼驚奇的個體能扛得住。那麼這0.2%的倖存率帶來了什麼呢?很快,新生代兔子領著馴化的低殺傷病毒殺了回來了。數量不僅快速恢復,甚至還有所反彈。如今在澳洲大陸上有超過6成的兔子免疫粘液瘤病毒。這就是有性生殖的優勢。
有性生殖由兩大優勢。其一是基因重組,能讓後代的每個基因都各不相同,有各種的組合可能。第二個優勢,跨越個的基因交流,它將進化的速度提高了幾個數量級。因為有性生殖有更多的基因突變組合。這也是最核心的一個優勢。性別是進化之路上最偉大的發明之一。有人可能會說,這只是說明了性別很重要,並不能解釋為什麼需要獨立的雄性。事實上生物界有很多的方式來解決雄性浪費資源的問題。比如有些物種的雄性直接簡化成了精子供應機,例如,部分的鮟鱇魚的雄魚在剛孵化不久就會寄生在雌魚的面板表面,逆向發育,直至頭腦內臟完全退化,變成一個精塞小疙瘩。
還有絕大多數的蝸牛,藤壺和少數魚類是雌雄共體,有些可以給自己受精,有些則需要相互交換精子。這樣既保留了有性生殖的好處,又像無性生殖一樣效率最大化,簡直堪稱完美的生殖模式。
在地球上,雌雄同體的動物約有56000種,佔全部動物比例的5%,只能算一個非主流。事實上雌雄同體是低密度或者低移動物種適應環境的結果。試想一下,如果蝸牛是雌雄異體,它緩慢的速度可能還沒有碰到下一個異性就死了。這也是在植物界中,雌雄同株佔絕對主流的原因。
那為什麼世界上需要獨立的雄性呢?從功能性上來說沒有一個標準的答案,不同物種的雄性所承擔的功能並不相同。有人類這樣承擔主要生產力的,有像螳螂這樣被雌性吃掉的,有海馬,非洲牛蛙這樣超級奶爸的。但是毫無疑問,雄性可不是隻提供精子這一種功能。就算是某些不在撫育後代中出力的動物,它們圍繞交配權展開的爭奪也對進化產生了積極的影響。
例如,70%以上的雄性象海豹終其一生都沒有碰過雌雄,某些王者甚至能統領一座超過100名妃嬪的皇宮。那麼強者的基因自然可以在後代中更加廣泛地傳播。
這些現象背後的原理是什麼?答案是分化。縱觀歷史與人類文明史,生產力與效率的進步都離不開分化。簡單生命向複雜生命的進化就是從細胞功能的分化開始的。兩種獨立的性別相當於多了一個分化的選擇,是非常巧妙的競爭優勢,更有利於生物的進化。