大众科学:有性繁殖有何意义

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图为蛭形轮虫,这种池塘中的生物已经进行了千万年的无性繁殖。

这个问题的答案可能显而易见,但是从演化论角度来看,有性繁殖的好处却并不明显。公独角仙体型庞大,用于争夺异性的笨重的角就占据了它们身长的一半;绶带长尾天堂鸟长出怪异的羽毛来吸引配偶。达尔文因无法用演化论解释这些事情而深受困扰(在给朋友的一封信中,他写道:只要一看到孔雀尾巴上的羽毛,我就会觉得难受)。

而且,有性繁殖充满未知数,你得接受不优秀的伴侣将一半的基因传给下一代。那为什么有性繁殖在动物、植物甚至菌类中都如此常见?为什么自然选择不眷顾那些抛弃有性繁殖和遗传论、而选择自我分裂的生物?

事实上,还是有许多生物可以自我克隆的。某些海葵就可以无性繁殖分裂出与母体一样的个体,蚜虫、蜜蜂和蚂蚁也可以进行无性生殖,有时候在槌头鲨,火鸡、蟒蛇和科摩多蜥蜴身上也会出现单性生殖(即卵不经过受精也能发育成正常的新个体)。但大多数的生物都会进行有性繁殖,生物学家认为有性繁殖的好处在于减数分裂(产生精子或卵子的特殊细胞分裂过程)期的染色体重新排列。在减数分裂期,来自父母双方的染色体重排,而新的染色体组合可能比父母双方更具优越性。

但有一种生物,它无需有性繁殖即可实现自身的多样性。我们可以在许多水塘中找到这种名为蛭形轮虫(bdelloid rotifers)的生物,它只有零点几毫米长,全身只有约1000个细胞,它已经进行了8000万年的无性繁殖,至今我们还未找到雄性蛭形轮虫。但400多个不同的品种充分证明了它的多样性,蛭形轮虫未受精的卵子成长为可以生育的个体,其中缘由又是什么?

美国哈佛大学生物学教授马修·麦赛尔逊(Matthew Meselson )和他的实验团队在过去几年里一直在研究蛭形轮虫的遗传。麦赛尔逊曾教过的一位学生尤金.格拉德舍夫(Eugene Gladyshev)将蛭形轮虫暴露在高强度的电离辐射下(电离辐射能打断DNA链)后发现,蛭形轮虫可以自行重组基因,这可是其他动物从未有过的一种能力。

最近,麦赛尔逊和格拉德舍夫又有了一个惊人的发现:蛭形轮虫的染色体内含有其他细菌和菌类的DNA,这确实是一种保持多样性的好方法。但是对人类来说,我们只能选择有性繁殖。

刊物: 《大众科学》5月刊
导读者: 风之精灵王
原文: 请看这里
图片来源: Diego Fontaneto

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