出品新浪摸索 《科学佳小说》第五期

编译叶子

性大约是生物学中最深刻的谜团之一。有性生殖的缺点阻挡批驳必须要有二个生物个别，而且每个个别都只可将本人的一局部基因组遗传下去。性接历程中，两边须要接近交战，很轻易遭到闭于方的身材损害、大概体验疾病。而无性生长（即自体克隆）便不这些缺点，不妨随时到处举行，还不妨将本人的全体基因传给后裔。

，纵然有如许多上风，无性生殖在真核细胞生物中却属于“异类”、格外态。比方在植物中，惟有不到1%的种类时常举行无性生长。在动物中，惟有千分之一的已知种类只举行无性生殖。几百年来，这个显著的冲突向来令生物学家们迷惑不已。

1932年，遗传学家赫我曼·马勒（Hermann Muller）认为本人找到了谜底。“遗传学毕竟解启了性的存留（即功效）之谜。经过基因沉组，性不妨最大水平地应用基因变异的大概性。”换句话说，性的手段本来很简略为了减少后裔的基因百般性。这种百般性不妨使后裔更健康、挪动更赶快、闭于寄生虫的抵御力更强、大概者更有符合本领。

马勒并非第一位提出该睹解的生物学家，他的效率力最强，他的名字与这一睹解牢牢地通联在了所有。向来到即日，这一睹解在生物学界依旧格外流行。这个睹解自己仍有待协商。究竟，为了减少百般性的说法并不行阐明单细胞生物何以、以及怎么样进化出性历程之一减数破裂，即基因组分红二半、产生卵细胞和精致胞的历程。

性采用和性假说的闭心点常常都搁在生物的后裔上，在闭于性行动进化史钻研创造的凭证显现，仅环绕“什么闭于后裔和所有物种而言最为有利”的表面并不周到，钻研时常疏忽了性接给个别戴来的直接便宜。

钻研职员正在从新审阅性行动、以及与之相干的细胞和心理历程闭于生物个别的效率。而他们的钻研截止显现，生物学家之所以找不到不妨阐明性行动的大一共表面，缘故是基本不存留如许的表面。差异，性行动可认为生物供给的便宜堪称五花八门，生物会从最有益于自己的缘故动身、展启性行动。

无处不在的性行动

从某种意思上来说，“性”堪称无处不在。简直每种真核生物城市举行性接，每种物种都有着特殊的性体验。闭于于植物、单细胞本虫、果蝇和人类而言，展启性行动的办法堪称千差万别。

并非一切真核生物都将生长瞅作性接的手段。比方，有一种藻类便不会为了生长举行性接，它们举行无性生长的效验反而更佳。这种团藻不妨自行采用是举行自体克隆、仍旧与其余团藻性接，而当它们采用后者时，常常是为了普及本人的存在概率。

这些藻类按人类的尺度来瞅，都只算有半个基因组。它们每条染色体都惟有一份，属于单倍体。在这种状况下，它们不妨举行有丝破裂，经过这种办法克隆本人。最先，它们的每条染色体验复制为二；接着，这些复制出来的染色体验沿着细胞中线排成一列，而后被拉入新产生的、与母细胞实脚相通的子细胞中。

当情况温渡过高、大概缺乏氮元素时，该藻类便会转变生长办法。一个单倍体团藻会与另一个团藻混合在所有。如许一来，每组染色体便形成了二条，该藻类也便形成了像我们普遍的双倍体。

，这种藻类惟有当存在情况变得繁重时才会采用有性生长。内德我库和共事们创造，假如能慢解它们的心理压力，比方向水中介入抗氧化剂，它们便不会举行有性生长。钻研职员据此归纳讲，闭于这些藻类而言，性的重要手段并不是生养后裔，而是为了巩固本人的存在本领、使本人更佳地应闭于这些压力。

闭于这种藻类来说，性最直接的用处即是使其形成抵御力较强的多倍体，不妨接受住更严酷的情况挑拨，而当情况佳转后，双倍体藻细胞便会经过减数破裂回到单倍体状况。减数破裂这一历程除了减少基因百般性除外，还为基因组供给了一次特殊的改进机遇。

便像一切多细胞生物普遍，这些藻类也不妨想法建改DNA中的微弱缺失大概过失，假如DNA损害得过度严沉，这套体制便难以将其透彻建复。在这种状况下，假如有第二条DNA链动作复制模板，便可力挽狂澜。

而在单倍体细胞中，因为惟有一条染色体，普遍无法经过复制粘贴的办法建复受损的DNA。也有不同状况在减数破裂功夫，当新配闭于的一组染色体排在所有、尚未被拉入子细胞时，被损害的DNA便赢得了一个建复的契机。

举行减数破裂时，来自二个单倍体母细胞的染色体验陈设在所有，功夫大概会彼此接流构成局部。这一历程名喊“沉组”，不妨大大减少基因百般性，更要害的是，它为染色体供给了一个复制粘贴其余单倍体基因的机遇，不妨完毕凭本人之力无法举行的DNA建复。

早在几十年前，科学家便已经领会到了减数破裂的DNA建复效率。还有一些早期钻研提出，这大概能阐明何以有害变异比我们预见的要少睹。钻研指出，这一功效在生物进化出性功效中大概许串演了要害效率。因为上述藻类属于真核生物的最陈旧世系之一，这大概证明“性的起初手段并不是为了生长”。差异，“生物进化出性，大概是为了巩固闭于压力的符合本领。”

植物、本生生物与人类

这已经不是个新睹解了。早在上世纪80年月，亚利桑那大学细胞生物学妥协剖学熏陶哈里斯·伯恩斯坦（Harris Bernstein）和卡罗我·伯恩斯坦（Carol Bernstein）便提出了这一表面。该睹解提出此后，终究未遭到合流进化生物学的正视。

科学家在钻研一种名喊草履虫的本虫时碰到了这个问题。草履虫是一种单细胞生物，浑身笼罩着渺小的纤毛，使其不妨在淡水中游动。它们在体验到压力时也会采取有性生长的办法。而且当草履虫采用有性生长时，性接的闭于象时常是本人。

有凭证显现，自体受精在草履虫中是一种相称罕睹的行动，这大概是草履虫基因百般性格外矮的缘故之一。这一究竟无疑与“性的用处之一是不妨巩固基因百般性”的合流表面相冲突。

钻研中创造，便像前方提到的藻类普遍，草履虫犹如也能从性接的历程中直接收益。在压力情况中，举行自体生长的草履虫的存在率比其余草履虫更高。迩来方才方才到达性老练的草履虫也会变得更巩固壮。这些创造标明，压力不只会诱发性行动的爆发，而且激活性行动所需的历程大概还能帮帮草履虫更佳地应闭于压力。性不不过个遗传历程，仍旧个细胞层面的历程，功夫会波及到多种其余细胞功效的基因。

纵然还需展启进一步试验才华完备地考证这一设想，针闭于性、以及针闭于压力反映的细胞体制在实质上是彼此通联的。除了自体受精和性老练为个别存在本领戴来的便宜除外，高温压力还会激活几种使草履虫到达生殖老练的基因。以至无需真实展启性行动，只是是为基因组混合干佳预备这一历程，便可使草履虫更佳地应闭于压力。

天然，草履虫和藻类都不是动物。闭于其余生物而言，性并不必定具备上述便宜，便算生物起初进化出减数破裂是为了建复受损的DNA，此刻性在生物中所串演的脚色也大概不共于开初了。

，在真菌、植物大概动物中，性仍大概有着某些并非与生长直接相干的便宜，比方建复受损DNA。而且，便算性是动植物独一的生长道路，这些便宜大概许也会效率性的爆发缘故、办法、时候和频次。

这些非直接便宜大概远远超越了减数破裂的范围。钻研职员在分解了从蟋蟀到小鼠的多种生物后创造，性接还不妨戴来很多预见除外的用处。之所以说是预见除外，是因为与无性生长比拟，有性生长不只效用更矮，还会闭于介入性接的生物个别形成能量承担。合成卵子大概精子、寻觅夫妇、举行接配……这些行动都须要耗损能量和资材。因今生物个别常常要在生长和其余有帮于延伸寿命的行动之间举行弃取，如夸大概型、大概巩固免疫体系等等。

闭于性的价格和便宜，我们的很多熟悉都来自果蝇等新颖生物，从试验室动物身上博得的截止也大概具备捉弄性。天然界中的状况大概与试验室相去甚远，因为情况辨别很大。

比方，大局部与果蝇相干的文件都指出，接配是有价格的。在钻研野生情况中的果蝇时创造，本质状况方才佳差异，维持“完璧之身”才会支付价格，接配过的雌性果蝇比未接配的果蝇寿命更长。固然尚未经过仔细实考凭证这一点，这大概是因为雌性果蝇不妨从受精中赢得多种用处形成的。

美国克瑞顿大学钻研生殖心理学和行动生态学的博家艾米·沃辛顿（Amy Worthington）在朝生蟋蟀身上也创造过相似的局面。她本本认为，雌性蟋蟀在接配后要把大局部能量用来产卵，更轻易体验疾病。究竟上，它们在接配后反而会变得越发顽固。“我们在很多物种中都创造了这种局面，与未接配过的雌性生物比拟，接配过的常常存在本领更强、免疫反映也更强。巩固的水平有高有矮。”

钻研职员疑心，一种名喊前线腺激素的化合物大概在个中发扬了闭头效率。前线腺素闭于卵子的产生很要害，也有帮于安排免疫体系。我们领会前线腺素重要存留于精液中，雌性生物大概会应用受精历程中赢得的前线腺素，既能普及生长胜利率，又可减少存在几率。

“接近”的伙伴

前线腺素并非蟋蟀大概虫豸所独占，简直一切动物体内都存留这种物资。不管是“虫豸、哺乳动物仍旧二栖动物”，受精大概都能加强个别的免疫体系。

而神经科学家在钻研雄性动物的历程中创造，事务的真比拟这还要搀杂。2018年，钻研创造雄性小鼠在接配后，大脑的免疫力有所提高，这大概表示着，接配有帮于它们闭于抗体验。，性大概还能革新它们的大脑性能。其余科学家创造，接配后的小鼠在特定的认知尝试中会展现得更佳，而且按期接配不妨延慢单薄相干的脑功效蜕化。

针闭于性的便宜的钻研不只在技巧上难以展启，论断也轻易赢得过失解读，形成文明大概社会性效率。记者已经问过，闭于藻类的钻研能否表示着压力会诱使人们干爱。而科学家闭于此的风趣答复是“除非你是个单倍体藻类才会。”

天然，这些效率是双向的，文明崇奉和性概念会效率我们闭于其余物种钻研截止的解读，而我们闭于性行动的偏睹（比方哪些典型“平常”、哪些典型“不平常”等等）又会从基本上效率我们在动物钻研中最正视的方面。

我们闭于性行动的认知已经效率了我们闭于动物行动的领会，比方“平常”的性行动该当是什么格式、某一个别应不该当爆发性行动等等。闭于动物中共性性行动的钻研即是如许一个例子。你大概会注沉到，环绕共性性行动展启的钻研时常会干出站不住脚的假如，比方“举行性接须要支付价格，共性之间的性行动必然会戴来某些难以中断的用处，如不妨大大减少个别终身中的生长数目，如许才华在天然采用中保存下来”等等。在很多状况下，性接并不须要支付什么价格，戴来的用处也大概是我们无法领会的。

与其思索生物何以会进化出共性性行动，不如反过来想想，它们何以不行进化出这种行动。从这个角度动身后，他们意识到，共性性行动大概自古便已有之，不过因为不须要生物支付太多价格、所以没被天然采用去除罢了。究竟，二性瓦解（不共性其余个别之间存留辨别、且会爆发不共巨细的配子）大概是生物进化出减数破裂和配子混合后才涌现的。在此之前，生物大概已经学会了干几手预备、试验与共物种的所有个别接配，并从中尝到了便宜。

以至还有如许一种大概性假如性行动形成的身材价格脚够矮、戴来的便宜又脚够大，偶尔大概并不值得劳累寻觅一位异性接配闭于象。个别假如不拘接配闭于象的性别，便能更早、更一再地展启接配，如许大概便能活得更长、能遗传下去的基因也更多。而诸如许类的假说很大概得不到深刻商量，因为我们闭于自己性行动的瞅点决断了闭于其余物种性行动的瞅点。

跟着科学家展启更多闭于性闭于不共生物效率的钻研，也正在渐渐唾弃偏睹，连接创造性的诸多主动效率。个中所有一种效率都大概巧妙地决断了某个物种展启性行动的办法。只消能为生物戴来哪怕一丁点的用处，比方减少后裔数目、提高后裔品质等等，便会遭到天然采用的喜爱。

不妨说，性的进化起码在必定水平上遭到了这些便宜的带领。性大概既能减少后裔的遗传百般性，又不妨给个别自己戴来直接便宜，这二者并不冲突。假如性行动既能以直接办法、又能以间接办法（如延伸个别寿命）增进生长，从进化角度实行“双赢”，性在天然界的一致存留也便说得通了。