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有性生殖的優(yōu)點(diǎn)

發(fā)表時(shí)間:2022/07/31 22:56:02  來源:郭哥聊科學(xué)  瀏覽次數(shù):4586  
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有性生殖有什么優(yōu)點(diǎn)?表面上,子代融合了雙親的遺傳物質(zhì),可以有更大變異性,有利變異由于更能適應(yīng)環(huán)境,可由遺傳的作用在后代里得到積累和加強(qiáng)。如果您把這個(gè)寫入到教科書中的答案看做是真理,那么您可能錯(cuò)了。因?yàn)椤靶允股锿ㄟ^基因重組獲得優(yōu)勢(shì)”只是生物學(xué)的一個(gè)假說。

受精作用和有性生殖

有很多實(shí)驗(yàn)支持這個(gè)假說

新西蘭奧克蘭大學(xué)和英國(guó)倫敦皇家學(xué)院的科學(xué)家聯(lián)手在《自然》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究論文,聲稱,有性繁殖的酵母能夠比無性繁殖的酵母更快地適應(yīng)環(huán)境的變化。正常酵母產(chǎn)生的孢子只含有一半的父輩染色體。這些孢子必須與其他孢子進(jìn)行“交配”,從而將彼此的遺傳信息結(jié)合在一起,產(chǎn)生新的酵母。

科學(xué)家們通過遺傳手段改變酵母細(xì)胞,使其喪失有性繁殖的能力。兩種新酵母都能正常生長(zhǎng)。但是當(dāng)研究人員改變兩種細(xì)胞所處的培養(yǎng)液的溫度、鹽度,與無性繁殖的細(xì)胞株相比,有性繁殖的細(xì)胞株的生長(zhǎng)速度要更快一些。

酵母菌在顯微鏡下形態(tài)展示

類似的研究報(bào)告果還有很多,似乎這些實(shí)驗(yàn)研究的事實(shí)證明了——性使生物通過基因重組獲得了優(yōu)勢(shì)。然而科學(xué)的結(jié)論卻并不能因此而得出,因?yàn)槿绱讼陆Y(jié)論,就犯了一個(gè)科學(xué)上的常識(shí)性錯(cuò)誤:預(yù)設(shè)假設(shè),并選擇對(duì)假設(shè)有力的證據(jù)證明之。

類似的實(shí)驗(yàn)再多,仍舊缺乏實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論假設(shè)之間因果性的嚴(yán)格證明,科學(xué)家們要想證明這個(gè)假說,需要設(shè)計(jì)更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn),以彌補(bǔ)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的不足。這種錯(cuò)誤早在359年前,英國(guó)化學(xué)家,羅伯特·波義耳,在其著作《懷疑派化學(xué)家》中有過清晰的闡述,書中說:

“……那些言之鑿鑿的,似乎毫無懷疑余地的假說,一旦仔細(xì)分析就會(huì)對(duì)其真理性產(chǎn)生諸多疑問。那些人聲稱自己的理論是經(jīng)過試驗(yàn)證明的,但實(shí)際上則恰恰相反,他們是先臆想了一套真理,然后再根據(jù)這套所謂的真理,試圖用試驗(yàn)證明自己的推論的正當(dāng)性……”

波義爾

也有很多事實(shí)不支持這個(gè)假說

比如銀杏樹,雌雄異株,采用有性生殖,其染色體和人類一樣,雄性由x、y染色體組成,而雌性則是兩個(gè)x染色體。正因?yàn)槿绱?,銀杏在物種水平維持了較高水平的遺傳變異,研究人員相信,銀杏仍在繼續(xù)進(jìn)化。

2019年10月,浙江大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院植物研究所和華大基因研究院的科學(xué)家通過5年的通力合作,在完成銀杏首個(gè)基因組草圖后,對(duì)全球545棵銀杏大樹進(jìn)行基因組重測(cè)序,構(gòu)建起迄今最大的銀杏遺傳數(shù)據(jù)庫,為認(rèn)識(shí)銀杏的進(jìn)化歷史與進(jìn)化潛力提供了重要信息。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在《自然》雜志上。

銀杏樹

研究人員介紹,銀杏被譽(yù)為植物王國(guó)的“活化石”,是世界上現(xiàn)存最古老的樹種之一,現(xiàn)生銀杏是古老的銀杏家族唯一幸存的成員。論文第一作者、浙大生命科學(xué)學(xué)院副教授趙云鵬說,銀杏樹忠實(shí)保留著億萬年前祖先的模樣,它們扇形帶凹缺的葉片有時(shí)深裂為二,在化石里如此,現(xiàn)實(shí)中也是如此。

通過種群遺傳結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)歷史模擬分析,研究團(tuán)隊(duì)鑒定出銀杏的4個(gè)古老遺傳成分存在于中國(guó)的3個(gè)“避難所”:以浙江天目山為代表的東部,以貴州務(wù)川、重慶金佛山為代表的西南,以及以廣東南雄、廣西興安為代表的南部。

大熊貓

在全球經(jīng)歷極端氣候時(shí),銀杏樹沒有因?yàn)檩^高的變異產(chǎn)生新的變種適應(yīng)下來,而是其物種的蹤跡會(huì)逐漸收縮到這些避難所,等氣候轉(zhuǎn)好,它們又會(huì)重新向外面的天地生發(fā)。換句話說,采用有性生殖方式,有著高遺傳變異水平的銀杏樹,并沒有在極端氣候下產(chǎn)生新變種。

考古生物學(xué)的化石證據(jù)表明,眾多有性生殖的古生物出現(xiàn)了穩(wěn)態(tài),甚至是現(xiàn)存的物種也能證明穩(wěn)態(tài)是鐵的事實(shí)。與銀杏樹類似的一個(gè)例子是大熊貓,同樣是有性生殖的它們,在上千萬年間都沒有出現(xiàn)較大的變化。有性生殖并沒有使大熊貓隨著環(huán)境變化演化成新的物種,反而它們成為最有可能滅絕的瀕危動(dòng)物。

生物大滅絕

有性生殖的優(yōu)點(diǎn)是什么呢?

如果說前面的例子還不夠充分,那么生物進(jìn)化史上的6次大滅絕事件就足以說明問題。普遍采用有性生殖方式的動(dòng)物,是這幾次大滅絕事件中的主角。有性生殖,并沒有在殘酷的環(huán)境變化中,表現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。相反,那些具備多種繁殖方式的植物和藻類等成為了大滅絕事件中,幸存下來最多的生物。

由此可見,有性生殖可以產(chǎn)生更多變異,從而適應(yīng)自然選擇的說法是錯(cuò)誤的。那么,有性生殖的優(yōu)點(diǎn)到底是什么呢?或者說,有性生殖最大的價(jià)值在哪里呢?答案是有性生殖將生物界推進(jìn)到了文明時(shí)代。

1976年,道金斯在威廉斯等人工作的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)性地提出了“自私的基因”這一說法,這使得基因選擇理論成為了風(fēng)靡世界的生物學(xué)概念。在道金斯看來,進(jìn)化的過程既不是群體之間的競(jìng)爭(zhēng),也不是個(gè)體之間的恩怨,而是基因之間的戰(zhàn)斗故事。基因的目的只有一個(gè),那就是不斷地、更多地復(fù)制自己。

在此基礎(chǔ)之上,生物在進(jìn)化中形成了利己和利他的現(xiàn)象,即社會(huì)性。小到昆蟲,比如螞蟻、蜜蜂,大到很多哺乳動(dòng)物,比如獅子、大象、鯨魚、海豚等等,都存在著復(fù)雜的社會(huì)性群體行為,而社會(huì)性在哺乳動(dòng)物中的存在,則最終導(dǎo)致了人類的誕生。

鯨魚合作捕獵

結(jié)束語

我們可以說,如果一定要問有性生殖有什么優(yōu)點(diǎn),僅僅從構(gòu)建生物體的“磚瓦”,基因這個(gè)角度看過去,并沒有什么明顯的優(yōu)勢(shì)。在極端的環(huán)境變化面前,有性生殖脆弱得就像一張一彈就破的紙,相反,那些可以通過無性生殖的生物,卻可以有更多的存活下來的機(jī)會(huì)。但有性生殖的最大貢獻(xiàn)是,造就了我們?nèi)祟惖奈拿?,讓我們感受到豐富的情感生活,生活才有滋有味。

【參考資料】

1、趙肅清,李鋒,孫遠(yuǎn)明. 銀杏外種皮研究進(jìn)展. 《 植物科學(xué)學(xué)報(bào) 》

2、史鈞 其實(shí)你不懂進(jìn)化論 世界圖書出版有限公司

3、崔佳 生物進(jìn)化史 中華工商聯(lián)合出版社

4、李敏 生物進(jìn)化密碼 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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