生物为何需要性

作者：杨超月

　　生物的繁殖分为有性和无性，这两种方式都有利有弊，同时也让人困扰。无性繁殖是雌性可以克隆自身，而有性繁殖则是多数生物的自然选择。为什么今天人和多数生物都需要通过性的交配来繁衍，而无性繁殖逐渐式微，科学对此在慢慢做出解答。

　　矛盾的假说

　　以往科学家们的看法是，有性繁殖大约起源于10亿年前，这种方法给生物提供了一种机会，彼此交换基因并进行基因改组，从而能创造新基因组合体的后代，也就能在环境突变的条件下生存下来。

　　但是，研究人员认为这并不能完全解释两性结合在一起创造后代的机理。因为两性结合产生后代比无性繁衍后代代价大。仅仅是花大量的时间和资源来寻找和吸引异性便是一种很大的代价。

　　实际上所有生物都可能像海星和仙人掌一样想要繁殖时可以脱落自己的一小片而成长为新的个体，这种繁殖实在是一本万利，非常简单。因为无性繁殖不需要像孔雀一样煞费苦心地开屏以吸引配偶，也不必像其他一些鸟儿一样引吭高歌来吸引异性。与此相似，如果是无性繁衍，雄鹿没有必要长出又长又壮的多叉鹿角，用自己的强壮来向雌鹿求婚；雄象也不必产生“科隆香水”来吸引异性；小伙子更不必花大把的钞票来与姑娘约会。

　　所以，无性繁殖有一大堆理由，而有性繁殖的理由似乎站不住脚。但是，为什么有性繁殖又是今天人类和其他多数动物所选择的主要生活方式呢?2006年的一项研究提出了人类需要性的比较令人信服的根据：通过有性繁殖，可以把有害的基因突变从一个种群中清除出去。根据这种理论，通过性的结合而产生的基因随机组合有时会产生一种浓缩个体有害突变的作用。这些个体的健康程度比其他人差，因而很可能被自然选择所淘汰。

　　当然，这只是一种假说，称为“突变决定论假说”。但是，这种假说又是自相矛盾的，因为比较起来，单个个体的突变是轻微的，而多个个体的突变结合起来则会造成更大的伤害。两性结合把多种突变结合起来，岂不是更糟?这种现象也称为遗传上的“负抑制”。

　　从虚拟生物得出的结论

　　于是研究人员致力于解释这种矛盾的假说。虽然还无法在真实的生命中找到解释的模式，但通过计算机模式可以有一些答案。美国休斯顿大学的里卡多·阿哲维多等人通过计算机模式给出了一个解释，他们认为负抑制只是性本身的一种自然的副产品。

　　表明他们观点的论文发表在《自然》杂志上。论文详细解释了生物有性繁殖的结果。他们创造了一种数字生物，可以像真的生物一样以相同的性结合来繁衍后代。如同正常的生物一样，虚拟的生物会产生一种自然的缓冲器来对抗突变导致的变化。这种能力称为遗传稳健性(geneticrobustness)。这一点被视为是性的主要益处。

　　有性繁殖可以通过基因改组让一个种群在本族群中把突变传播到许多个体。实际上这些突变就会被稀释，由此可以通过个体的遗传修复系统加以有效的修复处理。也就是说，有性繁殖其实是一种缩小和稀释危险突变的繁衍机制。显然，这才是性的最大理由。不过，研究人员发现，数字虚拟生物只在一次面对少数突变时，稀释保护才起作用。当一次面临多种突变时，生物的修复系统会超负荷，由此甚至会导致生物死亡。阿哲维多认为这种情况也会发生在真实的生命中。

　　幸运的是，大多数生物从未被迫濒临过一次许多突变的挑战，生物一次只习惯于一种或两种突变，而不会面临一次10种突变。所以，研究人员认为，通过性结合的遗传稳健性的重组和生物有限的能力处理突变导致了自然的负抑制发生，但这只是一个副产品。而性对生物繁衍的最大作用却是稀释突变的危害。大多数突变都是有害的，因此任何能帮助生物摆脱其有害突变的东西都是重要的。当然，性的结合还有另外的作用，即产生好的突变并遗传下去。

　　所以，总的来说，尽管性和性的追逐是既费时又费工，但由于可以把好的突变相加和稀释坏的突变，因而性就成为多数生物的繁衍方式。

　　性：应对变化的环境

　　性对于人来说是费时费工费钱财，对于动物来说同样费时费工和耗尽养料，有时还要付上沉重的成本，比如雄性的生命。所以，性又是危险的。所以直到现在，许多植物和低级生命还是无性繁殖。它们继承的是生物在最初时候采用的简便而成本小的无性延续种群的方式。

　　例如，把树枝的芽埋入地下会长出新的树来，扁虫切掉一半还会长出新的头来，或在另一半长出尾来。许多微生物、真菌也是以这样的无性繁殖方式延续着自己的种族。这样的繁殖真是省事省力又省钱。两相比较，有性繁殖还是危险。