生物为何分公母?无性生殖明明更普遍

生物分公母这种事儿,其实只是一小部分生物从祖先那里继承来的特征而已,没什么特别 “必须” 的理由。

要知道,任何能遗传的特征,只要不会让拥有它的生物后代数量明显减少,就可能一直保留下来。就拿脊椎动物来说,它们的身体构造挺特殊,再生能力不算强,还有循环系统,所以靠出芽、分裂这类无性生殖方式其实不太方便。但要是用生殖细胞进行孤雌生殖,就简单多了。比如现在地球上数量最多的爬行动物,可能是那种已经孤雌生殖了四千多万年的钩盲蛇,它们根本没有雄性个体。

从地球生物出现开始,不管是看物种数量还是个体数量,无性生殖都比有性生殖普遍得多。现在存在的有性生殖物种,很可能在十几亿年前有个共同的祖先,而这个祖先的一些后代,后来又放弃了有性生殖。

具体来说,现在绝大多数生物物种和个体,都是无性生殖的原核生物,像细菌、古菌。非细胞生物比如病毒,也不进行有性生殖,而且现存的病毒物种数量可能比细胞生物还多。亚病毒因子(还没被普遍认可为生物)同样不进行有性生殖。

如果从生物量来看,维管植物会让有性生殖在地球生物中的占比提高不少。不过很多维管植物在野外也能无性生殖。在自然情况下,那些贡献了最多生物量的维管植物,大多是能进行有性生殖,但不太擅长无性生殖的。但只要有人为干预,所有维管植物都能实现无性生殖。

动物的同卵双胞胎,其实也能算一种无性生殖,相当于克隆。人类现在的身体,也能通过同卵双胞胎实现有限的无性生殖。而且在人为干预下,很多动物都能被克隆。

另外,对于有性生殖的物种来说,很多情况也不是简单的 “分公母”。比如有些物种是同配生殖,或者靠细胞融合再分裂繁殖,它们有性生殖却没有性别;还有很多物种的个体全是雌雄同体,甚至有超过两种交配型。不少线虫、扁形动物和植物还能自交。所以 “分公母” 其实是比较非主流的情况。

至于 “为什么有些物种会有两个性别”,可以从演化的角度简单说说。原始的多细胞生物,细胞同时兼具体细胞和生殖细胞的功能。种群里可能随机出现一些个体,它们的部分细胞比其他细胞更擅长维护基因组,也就更适合自我复制,这些个体就可能延续下来,形成同配生殖的种群或物种。

而配子体积的随机变化,会筛选出体积差异很大的配子 —— 小型配子制造和移动时更省资源,能大量释放;大型配子则比更小的配子更擅长和小型配子结合产生后代。这样的个体也可能延续下来,形成异配生殖的种群或物种。

在这个过程中,有性生殖不一定需要有什么优势,只要在过去十几亿年里没糟糕到让所有携带者灭绝就行。顺便说一句,“部分细胞变得更擅长某项功能”,可能是因为 “其他细胞变得更不擅长”—— 生物体内,“做减法” 比 “做加法” 更容易,随便一个碱基出错,就可能废掉一系列能力或改变很多调节因素。

有些人总想说有性生殖有什么 “好处”,这其实常常是错的。反过来,有性生殖也没什么大缺点,人们常说的那些 “缺点” 要么不存在,要么无关紧要。

可能有人会觉得有性生殖能增加多样性,但其实基因组里大部分遗传多样性是中性的,既不会提高也不会降低个体生存或繁衍的能力。和生物环境耐性(比如抗病性)相关的基因多样性,只存在于基因组里非常特定的区域,和整个基因组的多样性没关系。那些传代快、繁殖多的无性生殖或孤雌生殖物种,完全可能比有性生殖物种有更强的环境耐性。

不光是无性或孤雌生殖物种,很多入侵物种到了新地方时,可能只剩几个个体,基因多样性很低,却能迅速发展成庞大种群,还能在特定基因上快速适应新环境。2021 年,科学家在入侵物种 “绿蟹” 身上就再次观察到了这种情况。其实人类自己也是个好例子。

(文/兔子尾巴)