找对象生娃不累吗!为什么要费这么大劲选择有性生殖?

360影视 2025-01-29 13:36 2

摘要:镰刀型细胞贫血症作为一种严重的遗传性疾病,全球每年超30万新生儿罹患此症,患病后,患者红细胞扭曲成镰刀状,无法顺畅通过微血管,致使小血管堵塞,血液循环严重受阻。

镰刀型细胞贫血症作为一种严重的遗传性疾病,全球每年超30万新生儿罹患此症,患病后,患者红细胞扭曲成镰刀状,无法顺畅通过微血管,致使小血管堵塞,血液循环严重受阻。

这是极为凶险的病症,患者多在童年就被病魔夺走生命,从遗传学角度,其根源是患者同时拥有两个异常血红素基因。

令人疑惑的是,人类历经漫长进化,为何没剔除这个有害基因?

原来若一个人只遗传一个坏基因和一个正常基因,坏基因会改变红细胞细胞膜结构,让疟疾寄生虫难以侵入,同时又不会引发镰刀型细胞贫血症。

假设父母都携带一好一坏基因,孩子会出现三种基因组合:四分之一概率获两个好基因;一半概率是一好一坏基因;四分之一概率是两个坏基因。得到两个坏基因的孩子会因病症夭折,而拥有两个好基因的孩子,若生活在疟疾高发区,如非洲部分国家,又易因疟疾危及生命。

若人类是无性生殖,能忠实复制上一代基因,拥有一好一坏基因从基因传承角度是最佳情况。

但现实是人类为有性生殖,基因需重新组合,这导致每一代有一半几率获得不理想遗传基因。

这仅是有性生殖弊端的一小部分,尽管存在诸多危害,可绝大多数复杂生物,无论动植物,都选择有性生殖。

有性生殖成本巨大,人类结婚涉及的物质花费只是一方面,动物界中,雄孔雀为求偶需华丽尾羽,却增加被捕食风险;雄山羊为繁衍要激烈争斗;雄螳螂甚至会在交配后被雌螳螂吃掉以补充营养。植物界也类似,多数植物为有性生殖,用鲜艳颜色、独特形状和甜美的花蜜吸引传粉者。

细胞层面上,无性生殖简单复制基因,而有性生殖需精卵细胞结合,众多精细胞竞争凋亡,仅少数参与受精卵形成,无性生殖效率明显更高。

无性生殖和有性生殖

更糟糕的是,有性生殖中基因可能“作弊”,如杀死不含自身的精细胞、导致雄性不育,跳跃基因还会传播无用基因,而无性生殖物种受此影响较小。

如此看来,无性生殖似乎更具优势,可为何绝大多数复杂生物选择有性生殖?

达尔文认为性的好处在于杂种优势,即血缘较远的父母所生后代更强壮、健康,虽当时不了解基因,却触及到有性生殖利于个体生存的重要方面。

之后,孟德尔通过种植豌豆发现遗传学重要定律。

基因有显性和隐性性状,以花颜色基因举例,大A为显性基因,存在时花朵呈紫色;小a为隐性基因,只有基因组合为aa时才开白花,AA或Aa组合都开紫花。镰刀型细胞贫血症中,好基因类似显性基因,能掩盖坏基因作用,这是杂种优势的理论基础。近亲繁殖易出现不良基因,像英国维多利亚女王使血友病在欧洲王室蔓延。

有性生殖关键在于生殖细胞产生,即精细胞和卵细胞。人类有46条染色体,两两配对成23对同源染色体,控制相同性状,基因显隐性不同。

生殖细胞各含23条染色体,结合后受精卵恢复46条。生殖细胞产生过程叫减数分裂,远比细胞简单分裂复杂。减数分裂时,细胞先复制染色体使其翻倍,复制出的姐妹染色体相连,同源染色体排列配对形成四分体,其中等位基因随机交换重组,形成全新染色体。

细胞经两次分裂,最终产生四个含独特染色体的生殖细胞,这便是有性生殖本质——混合基因产生新组合,不断打乱原基因组合。

魏斯曼认为有性生殖能产生较大变异,为自然选择提供更多机会,其好处针对整个群体。好基因组合使个体受益,坏基因组合让个体被淘汰,从而使族群更适应环境。

魏斯曼

考虑基因突变,有性生殖优势更明显。假设有性和无性生殖的两个种群,有益突变在单个个体发生概率相近,但两个有益突变同时出现在一个个体概率极低。有性生殖中不同个体的有益突变A和B可通过基因重组产生同时拥有两者的个体;无性生殖除非已突变个体再次突变,否则很难组合有益突变,且这种情况发生概率远低于有性生殖族群。在漫长演化中,无性生殖群体难以整合多个有益突变而逐渐处于劣势,有性生殖则能在短时间结合不同突变,检验其对环境适应性,有益突变会迅速传播。

另外,基因突变大多有害,个体生存受多种随机因素影响。例如果蝇,产生有害突变的个体因食物充足能生存,无突变个体却因食物匮乏死亡。

无性生殖群体复制基因,一旦出现这种情况,很难恢复“干净”基因状态,除非再次突变校正,否则环境变化时族群生存能力下降,可能灭绝;有性生殖则可通过基因重组产生无突变基因个体,保留基因多样性,适应环境变化。实际上,基因突变速度快,每一代个体都有有害突变,无性生殖种群会因突变积累而衰弱,有性生殖种群通过基因重组不断尝试新组合,避免因突变灭绝。

从本质讲,有性生殖就是基因重组,原核生物虽无细胞融合,但可从环境获取基因嵌入自身染色体,细菌间也有特殊机制互换基因,借助强大繁衍能力扩张族群。

生物演化并非一开始就有明确目的,而是在无数可能性中探索适应环境的道路,且随环境变化而改变,每一次变化都伴随着残酷淘汰。我们所见生物是演化的幸存者,“生命终究会找到自己的出路”,背后是生物在演化中的挣扎与奋进,以及无尽的残酷,而这一切都被历史所掩埋。

#科普##健康科普排位赛#

文本内容源自@三个老爸实验室的视频内容

来源:波波百谈

相关推荐