文/奇云 最初在地球上,所有的生物都是进行无性繁殖的。
为什么后来在生物界会发展出有性繁殖的方式?这种方式有什么好处呢?一项新的实验证实,有性繁殖是有益的,它能够加速生物进化的过程。英国《自然》杂志近期发表了这一研究成果。
从酵母身上找到线索
从生物进化的角度看,性对于生物体本身似乎并不是一件什么好事。对于雄性来说,他们要花费大量的时间和精力去寻找和讨好配偶,或为求偶而战,弄得伤痕累累乃至有生命危险;对于雌性来说,有性繁殖的结果使她们的基因只能有一半传给下一代,而来自雄性的另一半未必就很优秀。科学家一直纳闷,生物为何
要从事性活动呢?19世纪,德国生物学家奥古斯特·魏斯曼提出,有性繁殖有助于加快自然选择进程,可以让好的基因更快地在群体中传播,让坏基因更快消失。性对物种有利,所以值得努力去做。但这一理论一直缺乏有效的检验。而最近,新西兰奥克兰大学生物学院的马修·戈达德教授与英国帝国理工学院的同行们合作,成功地用基因改造后的酵母进行了这项实验。
酵母是一种单细胞生物,它的繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖两种。戈达德小组的科学家们利用基因修饰技术对酵母细胞进行改造,培养出了一种丧失有性繁殖能力、只能进行无性繁殖的酵母。
实验发现,在生存压力不大的环境中,普通酵母和改造后的酵母生长速度相同。但如果提高温度、向培养基中加盐,使生存环境变得恶劣,有性繁殖的酵母就比无性繁殖的那些生长得更快。研究者认为,有性繁殖酵母会更快地重组基因,帮助生物更快地适应新的环境。这是首次实验证实性行为有益于进化。
有性繁殖产生变异
新的研究或许能够证实性对于适者生存上所发挥的作用。
但性的起源仍是生物学中最大的谜团之一。在性出现之前,生物通过无性繁殖也能够很好地生存繁衍,并不需要其它同类的帮助。这样的现象在今天的植物界中仍然常见,如海绵和海葵,扁形虫等低等动物都是无性繁殖。
有性繁殖的主要特色是产生变异,这有助于进化速度的加快。也幸亏如此,人类才得以出现。因为无性繁殖提供的是一种步伐缓慢的进化方式,全然依赖于偶然的变异来达到改变目的,它会限制种群适应恶劣的环境变化的能力。这就像是一趟进化的“慢车”,可能永远不会达到产生人类这一站。
有性繁殖减慢进化
不过,并非所有人都认同“性行为有益于加速生物进化”的观点。反对派观点认为,进化会淘汰掉将来可能有利但现在有害的基因。而有性繁殖恰恰会保护这些暂时“坏”的基因。由此推定,有性繁殖的作用不是加快进化,恰恰是减慢进化。生物观察也表明,在复杂多变的生态环境中,有性繁殖有明显优势;而在贫瘠简单的生态环境中,无性繁殖更能适应。▲
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