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主题:哈哈哈,来点色情的 【文摘】有性之谜 -- 发泡剂

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  • 家园 哈哈哈,来点色情的 【文摘】有性之谜

    为什么会有性?

    性对于生物体本身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,有性生殖的结果使她们的基因只能有一半传给子女,而来自雄性

    的另一半未必就很优秀,说不定受骗上当被一个孬种所勾引。如果她们采用孤雌

    生殖,她们的基因就能百分之百地传下去。至今还有几千种动植采用无性或孤雌

    生殖,就避免了那“百分之五十”的代价。但是在现今存在的几百万种动植物中,

    为什么绝大多数都采用有性生殖(或者是有性和无性生殖相结合),它们的雌性

    为什么愿意付出这“百分之五十”的代价?性在进化上究竟有什么好处?

    这可以说是进化生物学上最大的谜团之一。自从费歇尔提出这个问题以来,

    已有各种各样的答案。目前流行的观点认为,有性繁殖带来了基因重组,基因重

    组带来了无穷无尽的变异,而丰富的变异更有能力接受生存的挑战。这就象参加

    抽奖,单性生殖只是买了一张彩票,然后把它复印了许多次,复印得再多也不能

    增加中奖机率,而有性生殖却是买了许多不同号码的彩票,显然最有可能中奖。

    通过在每一代改变基因,有性物种能更好地躲避敌人(寄生虫和捕食者)的

    追捕。为了能够生存,必须不断地更新(相应地,寄生虫和捕食者也必须不断地

    进化)。如果象单性生殖那样,母子一成不变,原地踏步,就会被敌人追上,最

    终导致灭亡。所以,即使只有百分之五十的基因得到传递,也要比什么都没能传

    下去的好。这种解释,被称为“红后”假说,它得名于《镜子背后》中象棋红后

    对爱丽丝说的话:“为了停留在原地,要拼命地跑。”(图4-3)

    “红后”做为一种有吸引力的假说流行了许多年,近年来通过对一种同时具

    有有性和无性生殖的鱼类的研究,才证实了这个假说:有性生殖的后代要比无性

    生殖的后代更不容易感染寄生虫,而且变异越大,越不容易感染。

    两性战争

    对于“红后”假说能否完全解释性的由来,大部分进化生物学家仍然表示怀

    疑。我们且把这个问题放到一边,来看另一个看上去简单而实际上也很难回答的

    问题,这个问题也是费歇在他划时代的著作《自然选择的遗传理论》中提出来的:

    为什么有性生殖的物种一般都有两性?为什么不象原生生物那样只有一性,也能

    通过有性生殖交换基因?为什么不象粘液霉菌那样有十三种性别?两性,意味着

    只能在百分之五十的群体中寻找配偶,如果只有一性,就能找除自己以外的任何

    个体,如果有十三性,假定跟任何异性都可以交配的话,找到配偶的机会就会大

    大增加。

    对这个问题的回答也是近年来的事,它涉及到所谓基因组内冲突。在细胞中,

    不仅细胞核有基因,细胞质中的线粒体(植物还包括叶绿体)也有自己独立的基

    因。两个细胞如果融合在一起,会出现一个问题:两个细胞核的基因可以结合在

    一起遗传给后代,线粒体的基因却没办法这么办,因为线粒体有许多个,而且数

    目不定,没法一一配对。没法配对,谁又都不让着谁的话,就只有用战争解决了。

    事实上,线粒体确实能够用酶把对方的线粒体消灭掉。因此,如果交配时两个细

    胞完全融合的话,线粒体之间的战争将使得交配成为一场对双方都没有好处的灾

    难。为了避免这样的灾难,一方抛弃了自己的线粒体,而只保留细胞核的基因,

    这就成为了精子;而另一方同时保留细胞核和线粒体的基因,成为了卵子。两种

    性别由此诞生。

    对于原生生物来说,它们在行有性生殖时,细胞并不相互融合,只是交换细

    胞核。而且为避免近亲繁殖,它们的细胞核有多种不同的类型,并非任意两个个

    体都能交配。

    那种有十三种性别的粘液霉菌又如何呢?深入的研究发现,这十三种性别并

    不是平等的。同样为了防止线粒体之间的战争,存在着一个等级森严的制度:比

    如说,第十三号的性可以跟任何别性交配,在交配时只有它能够遗传下线粒体基

    因,其它的性必须抛弃自己的线粒体;对于第十二号的性来说,只有在跟十一号

    或者低于十一号的别性交配时,才有保留线粒体基因的特权;依次类推。

    可见如果只有一性,或者有两个以上的性,反而让有性生殖变得复杂起来,

    不如只有两性那么简单明了。也许正是为了不让生活太复杂,大家才都采用两性

    制度。

    在粘液霉菌中,低一号的性有时会发生突变,拒绝抛弃自己的线粒体,其结

    果是跟与之交配的高一号的性同归于尽。如果这样的造反持续下去,等级森严的

    制度最终会垮台,性别的种类会越来越少,直到只剩下两种性。

    也许,今天的两性制度,正是以前多性制度垮台之后的结果。如果连精子也

    要造反,那就只有死路一条,什么也遗传不下去了。

    虽然在这场线粒体战争中,精子为了顾全大局而举手投降,但是精子和卵子

    之间仍然还在为了传递自己的基因而明争暗斗。遗传学家发现,在小鼠中(人类

    也应该一样),来自父方的基因会刺激生长激素的表达,促使胎儿长得更大。胎

    儿出生时越重,就越健康越容易存活,但是母亲怀孕和生产时付出的代价也越高,

    可能会影响以后的生育。对于父方基因来说,它只管带着它的胎儿的命运,而不

    管母亲以后能否生育;而母亲本身却不能只做这么一锤子买卖,她还想在生下这

    一胎后还能继续生育,有更多的子女传递自己的基因,因此,毫不奇怪,来自母

    方的基因会试图消除胎儿的生长激素,抵制胎儿的生长。胎儿的最后大小,就是

    父方和母方基因互相争夺达到平衡的结果。

    性,是一场传递自己的基因的战争。

    四、性乎爱乎?

    在把生物学原理应用于人类时,必须牢记这一点:人类是一种文化动物。人

    类的行为不仅被先天的生物本能所决定,而且也受到后天的文化、社会因素的影

    响。怎么区分这两者呢?一种方法是研究比较在不同文化、不同社会的人类行为,

    如果他们具有共同点,这些共同点就可以认为是由先天的生物本能决定的。

    在八十年代,为了找出影响人类求偶的先天因素,人类学家调查了来自37

    个社会的上万名男女,结果发现他们对配偶的标准都相当一致,也就是“男人爱

    貌,女人爱财”:男人比女人更注重对象的生理吸引力,而女人比男人更注重对

    象的经济状况。而且,男人更倾向于选择比自己年轻的对象,而女人更喜欢比自

    己年老的对象,在这37个社会中,最理想的年龄差别竟然都是男方比女方大三

    岁。

    从进化生物学的原理来看,这是很容易理解的。男性的生殖期要比女性长得

    多,从青春期开始一直到六七十岁,男性都具有生殖能力,而女性的生殖能力在

    三十岁以后迅速降低,停经以后就完全中止。在医学不发达的时代,女性最安全

    的生育年龄是三十岁之前。因此,在求偶时,男性要比女性更为注重对象的年龄

    和健康状况,也就是生殖能力。女性吸引男性的那些生理特征,比如光滑的皮肤、

    鲜亮的头发、明媚的眼睛、丰满的身材,其实都是年轻、健康的标志。而做为要

    承担抚养子女的主要责任的女性,她们希望对象能够有较好的经济能力为她们和

    子女提供优厚的生活条件,这也是不难理解的。

    女性选择男性,男性同时也在选择女性,这种双向选择使得人类的求偶在动

    物中显得很特别,因为在动物中,选择往往是单向的(一般是雌性选择)。在哺

    乳动物中普遍存在的雄性竞争,在人类中也不起显著作用。具有雄性竞争的动物

    的一个特征是雄性的体形要比雌性大得多,从大百分之五十到百分之六百不等;

    而在人类,男性与女性的体形差异不是很大,只大百分之三十左右,这是那些一

    夫一妻或“温和的”(靠炫耀而不是靠争斗来获得配偶)一夫多妻的动物的特点。

    因此,人类本质上是一夫一妻或温和的一夫多妻的动物。

    人类区别于其它动物的另一个特点,是性生活对于维持配偶关系无比重要。

    正如英国著名动物学家莫里斯(D. Morris) 在其名著《裸猿》(1967年)一

    书中所强调的:人类是性的动物。在所有的动物中,再也找不到另一种动物象人

    类这样沉迷于性行为(也许只有人类的近亲矮小黑猩猩可跟人类一比),可以一

    年四季地交媾,而别的动物只在短暂的发情期才能发生性行为。在一百九十三种

    现存灵长类(猴子和猿)中,人类女性具有最大的乳房(乳房过大对哺乳有害无

    益),人类男性具有最大的阴茎(勃起时平均长度为13厘米,而灵长类中体形

    最大的大猩猩只有3厘米),这都很可能是两性互相选择的结果。在所有的灵长

    类动物中,只有人类是赤裸无毛的,对于它的由来动物学家们争论不休,但正如

    达尔文首先指出的,它可能是性选择的结果;的确,无毛使我们的皮肤对抚摸的

    敏感性大大增强,而触觉在人类性行为中的重要性是不用多言的。在所有的动物

    中,只有人类两性在性行为中都能够感受快感,尽管某些动物学家认为某些高等

    灵长类的雌性也具有性高潮,但那与人类女性性高潮相比,实在是微不足道的。

    所有的这一切表明,在进化过程中,性选择在促使人类的两性形成长期的、

    不断被加强的愉快的结合。这种现象,我们称之为爱。

    通宝推:不会游泳的鱼,
    • 家园 留爪, 科普学习 。
    • 家园 过大对哺乳有害无益,这是什么意思?

      应该越大越多乳汁啊。

    • 家园 这是谁翻出来的河蚌啊

      越发怀念当年波涛汹涌的西西河了。

      到文字出现以前,人类还是单纯按照自然进化的法则一步一步进化的,可以用显微镜,DNA,统计法等自然科学的手段来分析。

      可是后来,有了文化,有了礼教,有了法律,人类的行为和进化,就要靠文科生来研究了。

      从狩猎→游牧→农耕的进化规律看,我们是进化得最完善的人种,可是我们的第一性征和第二性征都由于两千年的束缚而退化,背离了自然进化的规律。

      所以,我们现在对西方文化,艺术的欣赏是否也是一种倒退哪?

      我们才是他们进化的目标!

    • 家园 03年的帖子还得了这么多花,这也算是一种民意了。。。
    • 家园 送宝支持

      送花成功。有效送花赞扬。感谢:作者获得通宝一枚。

      参数变化,作者,声望:1;铢钱:16。你,乐善:1;铢钱:-1。本帖花:1

      俺的猜想是:有性可以放大优良基因(所谓优良就是适应性强的基因)变异。比如AB是两个优良基因变异,每个都比原来的好2倍,而如果放在一起就是2×2=4倍,如果基因变异的概率是恒定的,那么有性比无性可以显著提高适应性。当然也有可能组合在一起是2-2=0,不过这种组合很快就会被淘汰掉。这个过程可以继续下去,比如3个基因可能是2×2×2=8倍,在比如4×4=16,16×16=256。既然生物的繁殖能力都是惊人的,套用某个版本的人择原理,如果这种可能性是可能出现的,那就一定会出现,而且出现后就会一直存在。

    • 家园 遗传算法

      用彩票来比喻两性繁殖的优势还太简单。

      地球有生命的时间相对于地球存在的时间,短得可以忽略;

      有性生殖存在的时间相对于生命存在的时间,短得可以忽略。

      为什么能够在如此短暂的时间里孕育出如此高等复杂的生物?有性繁殖功不可没!

      模仿有性生殖,几十年前诞生了遗传算法,目前得到非常广泛的应用。现在,在工程上如果有难解的题目,只要有目标函数,应用遗传算法几乎都有可行解。

      • 家园 虽然你的时间跨度不对但是结论是对的

        不记得哪里看过,在几亿年内进化出现出这么复杂的生物是个NP问题,虽然达尔文不可否定,但是进化也不会只是随机变异的结果,虽然用尽废退那一套被否定了,但是似乎还是有其他的机制在其作用。

        只是不知道这个两性的遗传算法相对于非两性的,在自然选择的压力下,有没有在数学上证实过的确有决定性的加速作用。

      • 家园 对不住兄弟我得给你一砖,你高中生物怎么学的?

        地球的历史是46亿年。

        最原始的细胞(蓝细菌)出现是36-38亿年前。

        真核细胞出现是大约10亿年前。

        多细胞生物出现大约是6亿年前。

        您这第一个“短得可以忽略”实在是错得不可忽略。

        您那第二个“短得可以忽略”也是错的。不过情有可原,如果您大学不是学的生物专业的话。

        有性生殖的历史相当久远。在大肠杆菌中就存在性因子F因子。性的起源深深根植于细胞生物的历史之中。绝不是什么短得可以忽略的时间之内发生的新鲜事。

        • 家园 好吧,认错

          遗传算法是我十多年前玩的东西,现在印象不清了。

          不过我的确记得正是通过有性繁殖,生物界才获得大发展。

          当然,即使我记得清楚,这句话也不一定正确,毕竟写这句话的人肯定也不是生物专家,只是想证明遗传算法的优越性而已。

          • 家园 有性生殖确实对生物进化有重要意义

            有性生殖的起源是一个很有意思的问题。不过做的人很少。因为可以获得的数据太少,很多都是猜想。

            话说,您的态度真坦诚,很佩服。如果大家都像您这么说话,河里会清净很多。呵呵。。。

            遗传算法我不懂,看了您的帖我才去百度。好像是用群体遗传的思路来解方程什么什么的。期待您有空的时候写一个帖子讲讲这个遗传算法。

    • 家园 好贴,长见识了
    • 家园 这么悠久的帖子居然还空着沙发

      写的深入浅出啊

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