性的起源

( 澳大利亚袋獾 )

这个世界上为什么要有“性”呢？

这可不是一个无厘头的问题，而是研究生物进化的专家学者们一直耿耿于怀的一个未解之谜。达尔文当年就曾经困惑地写道：“我们甚至丝毫不知道性的终极原因是什么，为什么新的生命要通过两种性别成分的组合才能制造出来？”

随着科学进步，我们明白了遗传的机理，弄清了DNA的结构，找到了体细胞和性细胞的区别，了解了两性细胞染色体结合过程的很多细节，但却仍然不知道性为什么会被进化出来。如果仅从繁殖后代的角度，性绝不是一个非有不可的步骤。相反，求偶过程不但会耗去双方很多时间和精力，还会让草食动物个体处于危险状态。更糟糕的是，最后生出来的个体有一半都是不能直接生育后代的雄性，纯属浪费资源。

早期的生命确实是这么考虑的。地球上最早的生命出现在35亿年前，在此后的15亿年里，所有的生命都是依靠无性生殖来繁殖后代的，直到20亿年前才出现了第一次有性生殖。

但是，自从有性生殖方式进化后，无性生殖便逐渐落了下风，这说明“性”这个东西显然是有某种优势的，尤其是在高等生物中更是如此。此前流行的理论认为，有性生殖最大的好处就是加快了物种进化的速度，因为来自父母双方的两套染色体在结合之后会产生各种不同的组合，有助于创造出全新的个体，最终导致新物种的诞生。但是，美国华盛顿州立大学分子医学和遗传学中心副教授亨利·衡（Henry Heng）博士认为这个理论是站不住脚的。他通过研究证明，仅仅依靠基因突变也能产生出很多新的性状，而有性生殖恰好是把突变了的基因和另一个未突变的基因结合起来，从而掩盖了突变的效果，客观上减缓了新物种的诞生过程。

衡博士将研究结果写成论文，作为封面文章刊登在今年4月号的《进化》杂志上。衡博士认为有性生殖最大的好处是限制了物种的宏观进化，防止甲物种突然变成乙物种，同时又促进了物种的微观进化，即在保持物种稳定性的基础上增加了种内的遗传多样性。

遗传多样性有什么好处呢？美国印第安纳大学生物学教授科提斯·莱弗利（Curtis Lively）通过一系列实验证明，有性生殖导致的遗传多样性有助于帮助生物抵抗寄生虫的侵袭。莱弗利教授设计了一个模拟进化系统，用一种线虫（Caenorhabditis elegans）来扮演宿主，一种有害微生物（Serratia marcescens）扮演寄生虫，然后在实验室条件下让两者共同进化。研究人员想办法让线虫只进行有性生殖，或者两种生殖方式并存，然后用微生物去感染线虫，感染的方式也分为两种，一种是让微生物和线虫始终在一起生活，双方共同进化，另一种则是让微生物不跟着进化，每次都用同一种微生物去感染线虫。实验结果表明，凡是只进行无性生殖，并且和微生物共同进化的线虫最终全都死光了，而有性生殖的线虫则逃过一劫。

莱弗利教授将研究结果写成论文发表在今年7月8日出版的《科学》杂志上。他认为这个结果说明有性生殖让线虫能够不断适应微生物的进化，从而走在了微生物的前面。换句话说，性之所以被进化出来，是为了让物种保持遗传多样性，从而在和寄生虫的战斗中始终占得先机。

遗传多样性不光能抵抗寄生虫，还能对付癌症！澳大利亚有一种袋獾，俗称叫做塔斯马尼亚恶魔（Tasmanian Devil）。这种动物曾经遍布整个澳大利亚，如今只分布在澳大利亚南部的塔斯马尼亚岛上。1996年，袋獾种群出现了一种奇怪的传染病，死亡率极高，至今已导致60%的袋獾死亡。研究证明这种病其实是一种面部肿瘤，袋獾在交配时互相撕咬，肿瘤细胞便在这一过程中通过伤口扩散到另一只袋獾身上。

这是一起自然界非常罕见的癌细胞直接传染病例，这是怎么发生的呢？美国宾夕法尼亚大学的斯蒂芬·舒斯特（Stephan Schuster）博士决定分析一下袋獾种群的DNA，结果证明该种群的遗传多样性非常低，所有的袋獾都好似来自同一个克隆。这样一来，个体之间的免疫排斥反应便不存在了，癌细胞可以很容易地在另一个个体内继续生长。

袋獾种群的遗传多样性之所以如此低，完全是人类无节制猎杀的结果。这个例子再一次说明，遗传多样性对于一个种群的健康是多么重要。举例说，那些被道路和村庄分隔开的自然保护区之所以一定要为野生动物专门建造生态走廊，就是为了让它们能够扩大配偶选择范围，增加遗传多样性，从而增加对疾病的抵抗力。■（文 / 袁越） 科学科普动物起源