生物进化的催化剂-性别 2010

封面故事8 生命世界生物进化的“催化剂”——性别 □ 作者：侯继业盘古用大斧开天辟地，用自己的身体创造了日月星辰山川草木。天地间残留的浑浊之气，缓缓化为虫鱼鸟兽，死气沉沉的世界顿时变得生机勃勃。女娲按照自己的模样捏制了许多小泥人，将双腿压在上面，然后将阴阳之气注入这些泥人之中。那些注入了阳气的泥人就变成了男人，那些注入了阴气的泥人就变成了女人。这是中国创世神话中男女性别的起源，是古人对人类起源和性别的想象。随着科技的发展，人类已经走出了原始的无知，在探索性别奥秘的道路上有了更多的发现。从无性到有性大约36亿年前，地球上出现了生命。生命与非生命物质的根本区别在于生命具有繁殖新个体的能力。在最初的生命体中，没有男性和女性。它们遵循无性繁殖的方法，即直接从生物个体的营养细胞或营养体的一部分产生或通过产生孢子产生后代个体。其主要特点是不需要遗传物质的交换和重组，子代和父母的遗传信息是相同的。在这种情况下，遗传信息可以更好地传递和维持，后代不需要经过胚胎发育阶段，周期也相对较短。然而，简单的原核生物在某些情况下也能看到与性有关的现象。性因子，简称F因子，与大肠杆菌的有性繁殖有关。

大肠杆菌有两种性别：F+ 和 F-。 F+或供体细菌（相当于雄性），F-或受体细菌（相当于雌性）。雄性细菌通过性菌毛将遗传物质转移给雌性细菌，赋予它们某些新的性状。抗生素失败的“真正罪魁祸首”是这种细菌的“性”行为，这使得细菌对抗生素产生新的耐药性。随着生命的进化，有性生殖出现并逐渐成为生物世界的主要生殖方式。其特点是父母产生不同的配子（染色体减半），异性配子结合形成受精卵（染色体数量恢复正常），受精卵发育成后代个体。有性生殖具有进化优势。基因重组可以赋予后代更丰富的遗传多样性，促进种群中有益突变的整合和传播，增加后代适应自然选择的能力，有利于种群的繁衍。绝大多数现存物种都能够有性繁殖。随之而来的性别差异也让我们的世界变得更加丰富多彩。性别和性别角色在整个生物世界中，大多数生物都有性别。通常，一个物种有两种性别：雄性和雌性。性别差异包括内在和外在两个方面。内在性状主要表现在生殖器官，而外在性状则是在内在性状的基础上衍生出来的。在一些雌雄同体物种中，只有性器官分化，如蚯蚓、某些植物等。在雌雄异株（个体性分化）物种中，雌雄植物的差异大多体现在花器官上，其余较少。明显的; 相比之下，雄性和雌性动物之间的差异非常明显，比如个体大小的差异。男性的胡须、喉结、女性的乳房、公鸡美丽的羽毛、孔雀屏风般的尾巴等。

作为处于生物进化树顶端的人类，我们的性别也分为两类，一类是具有男性特征的男性，一类是具有女性特征的女性。根据不同的视角，我们人类的性别大致可以分为六个层次。它们是：遗传性别、染色体性别、性腺性别、生殖器性别、心理性别和社会性别。遗传性别实际上是利用某些基因的存在与否作为确定男性和女性性别的依据。现代医学多将SRY基因视为性别决定基因。带有SRY基因的一般会发育为雄性，而没有SRY基因的则发育为雌性。根据染色体性别的定义，如果性染色体为XY型，则为男性，如果性染色体为XX型，则为女性。至于性腺性别，是根据一个人的性腺是睾丸组织还是卵巢组织来确定的。性腺为睾丸组织者判断为男性，性腺为卵巢组织者判断为女性。生殖器性别就是我们通常理解的性别，根据一个人的外生殖器来判断。心理性别是指一个人对自己性别的认同。例如，根据生理性别被识别为男性或女性的人是否认同他们现有的性别？一般认为，性别认同从2岁开始形成，3岁至5岁之间基本完成。性别是一个人在社会生活中的性别符号。我们身份证上写的性别就是这里说的性别。图为可分为“公母”的库尔勒香梨。植物界的这种“雌雄”分裂现象，也是植物“性”现象的体现！一种叫做粘菌的奇怪生物大约有 13 种性别，这使它成为雌雄同体世界中的一个例外。

封面故事封面故事 10 生命世界中关于“性”的争论从科学的角度来看，性对于有机体本身来说似乎并不是一件好事。对于男性来说，他们在性选择上花费了大量的时间和精力。寻找并取悦伴侣，或者为伴侣而战，可能会导致徒劳的返回，留下疤痕，甚至危及生命的伤害。对于女性来说，这种性选择的结果可能并不理想！因为它们的基因只有一半可以遗传给下一代，而雄性的另一半可能就不太好。起初，地球上的所有生物都是无性繁殖的。无性繁殖是一种方便有效的传宗接代方式，其好处是相当明显的。无性繁殖不需要其他个体的帮助，后代数量几乎可以得到保证。当一种有用的遗传特征形成时，它不会很快被进化过程稀释；后代将与父母一模一样。无性繁殖具有如此多的优势，以至于科学家们长期以来一直想知道为什么生物体要费力进行有性活动。 100年前，德国生物学家奥古斯特·魏斯曼提出，性行为有助于加速自然选择的过程，并通过增加遗传变异来提高自然选择的效率。该方法是让好的基因在人群中更快地传播，同时让坏的基因更快地消失。虽然魏斯曼的假说被普遍接受，但这是由于在相同条件下比较有性生殖和无性生殖的效果。女娲的故事是中国古代关于人类起源和性别的想象。有一群隐藏的人，虽然他们看起来和普通人一样，但他们的性别特征却超出了我们定义的两种性别。他们通常被称为双性人。

图为卢浮宫的《沉睡的雌雄同体》。是古罗马神话中的雌雄同体。无性生殖有性生殖有性生殖与无性生殖减数分裂生命世界 11 交换与融合率很难在实验室中进行，因此这一理论一直缺乏有效的检验，直到酵母实验的出现。性别和酵母的进化和性别一开始听起来似乎很难联系起来的两件事，但得益于微小的酵母，研究人员已经能够阐明它们之间的联系，同时证明了魏斯曼100年前提出的假设。我们先来认识一下这个小“明星”——酵母！酵母是一种单细胞真核生物，易于培养，生长迅速。它广泛应用于现代生物学研究中。酵母可以通过出芽进行无性繁殖，也可以通过子囊孢子的形成进行有性繁殖。无性繁殖是指当环境条件适宜时，芽从母细胞中长出，逐渐长到成熟大小，然后与母体分离。当营养状况较差时，一些能有性繁殖的酵母菌在条件适宜时会形成孢子并发芽。新西兰奥克兰大学马修·戈达德教授与英国伦敦帝国理工学院的科学家合作，修改酵母基因，培育出一种失去有性繁殖能力、只能无性繁殖的酵母。实验发现，在生存压力较低的环境中，普通酵母和改良酵母的生长速度相同。但如果提高温度、在培养基中添加盐，使生存环境变得恶劣，有性繁殖的酵母就会比无性繁殖的酵母生长得更快。

因此，研究人员认为，进行有性繁殖的酵母会更快地重组基因。有性生殖的主要方式是接合性和配子发生。在合子繁殖中，两个菌体通过临时形成的原生质桥单向传递遗传信息。供体（男性身体的一些染色体）可以转移到受体（女性身体）的细胞中并导致基因重组。这是最原始的合子繁殖，在纤毛虫中更为常见。根据结合的两方，即受精卵的形状，可分为同配和异配两类。同配合子是指受精卵的形态相同。接合时，两侧暂时融合，减数分裂后小核交换，相互受精后分离，如尾草履虫。异配子合子存在于毛毛目纤毛虫中。在受精卵繁殖之前，昆虫身体首先经历不等分裂。除小核外，大核与虫体分为大、小两部分，成为大受精卵和小受精卵。前者是固定的，后者是自由游动的。小适配器找到大适配器后，牢固地附着在大适配器上并开始连接。在接合过程中，受精卵核只在大受精卵中形成，小受精卵被大受精卵吸收，如铃虫。配子繁殖配子是由营养个体产生的生殖细胞。它们需要成对合作才能延续它们的生活史。如果在一定时间内找不到合适的配子，它们就会死亡。这种繁殖方式又可分为：等配繁殖、异配繁殖和卵子繁殖，其中最常见的是卵子繁殖。卵型繁殖的亲本产生的配子的大小和形状有很大不同。大配子称为卵细胞，小配子称为精子。等配生殖是指配子具有相同的形状和功能，不存在性别差异。

异配生殖有两种类型：生理异配生殖和形态异配生殖。产生新的突变以帮助生物体更快地适应新环境。换句话说，有性生殖加速了自然选择的过程，加速了进化。《性》与进化人类祖先古猿从陆地到水中封面故事生命世界中无性繁殖的十二种方法裂变繁殖裂变繁殖，也称裂变，是生物体从母体分裂出来产生新后代的繁殖方式。裂变产生的新个体大小和形状大致相同。这种繁殖方式在单细胞生物中相对常见。例如草履虫、变形虫、细菌等。芽殖繁殖芽殖繁殖，又称出芽繁殖，是母体在某一地点生出芽的繁殖方法。芽逐渐长大，形成与母体相同的个体，然后从母体上脱落，成为一个完整的新个体。酵母和水螅（水螅在环境恶劣时也会进行有性繁殖）经常进行出芽繁殖。孢子繁殖：有些生物体长大后可以产生一种细胞。这种细胞可以直接形成新个体，无需两者结合。这种类型的细胞称为孢子，这种繁殖方法称为孢子发生。常见的低等植物和真菌都是通过这种方式繁殖的，如铁线蕨、青霉菌、曲霉菌、根霉菌等。无性繁殖是指植物的营养器官（根、叶、茎）产生新个体的繁殖方法，称为营养繁殖。例如，马铃薯块茎、蓟根、草莓匍匐茎和秋海棠叶都可以发芽并形成新个体。组织培养植物细胞是全能的。

根据这一理论，植物的繁殖可以利用植物组织培养技术来完成。，然后从水里回到陆地，与严酷的大自然艰苦斗争了1000万年以上，大部分都灭亡了。只有最坚强的人才能生存下来并适应恶劣的生存环境。能够同时不断进化、繁衍，形成现代人类的所有生理功能，确实很不容易。人类的祖先在生存竞争中逐渐转变、发展。这种生存竞争并不是指某一代人努力生存的努力，而是一个漫长的代际更替的过程。有性生殖确保基因的大规模重组，创造遗传多样性。具有不同基因型的亲本基因组之间发生重组，在后代基因组中形成新的基因组合。重组可能是进化的一个重要因素。它允许群体中的不同个体产生不同性别的后代。基因可能不同或略有不同，但差异是性别生物具有强大生存能力的根本原因。生命世界中存在的遗传变异相互结合。有性生殖带来的多样性潜力是无穷无尽的。遗传多样性是父母应对不可预测的环境变化的赌注。也就是说，遗传多样性可以使进化系更适应新的、多样化的环境。对于一个最初无性繁殖的生物体来说，突然面临导致超突变的环境压力，它会在许多代的过程中发展出应对能力。在这种情况下，不良突变将导致整个种族的灭亡，因为每一种可遗传的不良突变对于相对虚弱的生物体来说都有越来越致命的倾向，因此不应该积累，而良性突变应该被保留。

这体现了性的美德。如果一对生物体能够通过性行为共享有益的突变并过滤掉不良的突变，那么它们在恶劣的环境中将比无性生物拥有更多的优势。有性生殖的出现增加了物种的变异性，从而加快了生物进化的速度。在超过30亿年的漫长的生物进化过程中，有性生殖生物的出现距今仅约10亿年。在已发现和记录的超过200万种生物中，98%以上是在有性生殖出现后产生的。如果这个世界上没有性，就没有男人和女人；如果没有性，就没有男人和女人。不会有花，因为没有专门为花授粉的昆虫；就不会有美丽的孔雀张开尾巴，许多动物寻找和选择伴侣的美好行为将不复存在，美丽的世界将黯然失色！ ■（桑新华编辑）性别分化是为了有性生殖而产生的，有性生殖的生物体同时具备亲本的优良特性，这给生物体带来了更丰富的变异来源，提高了生物体适应环境的能力。