雌雄兩性誰先出現?是進化的結果,還是大自然的「人為設定」?

2020-12-04 深視界

世界是變幻莫測的,在世界上有很多事情都是我們無法掌控的,有的甚至是超乎我們想像的,比如在生物進化過程中,有的動物會慢慢消失,就像恐龍,曾經稱霸世界竟然在最後一去不復返,還有的動物隨著時間的推移,在不斷變化著。達爾文的進化論告訴我們適者生存,自然界中每種動物是隨著環境的改變而改變,其中還包括了繁衍後代的變化。提到動物的繁衍,我們不得不先說一下動物的性進化,它創造了生命繁衍的奇蹟。

圖為細胞分裂

追溯生命起源,細胞自我繁殖進化出性行為,一切都是為了生存

1、基因重組進化出性,分為有性繁殖和無性繁殖

在地球形成後的初期階段,是沒有任何生命的,隨著微生物露卡出現後,地球上才有了生命。在生物進化過程中,在元古宙晚期就有了性的分化。通過基因重組,細胞繁殖,性功能逐漸進化完善,換句話說很多動物在交配過程中,它們動作迅速,後代很強壯,能夠抵抗各種生存環境。在生物學中,生命的起源過程主要分為有性繁殖與無性繁殖。有性交配繁殖需要雙方有親密的肢體接觸,但涉及到無性繁殖或者克隆就沒有這些性能力,無性繁殖可以隨時隨地發生,它能夠將自己的完整基因全部傳遞給後代。

圖為嫁接技術

有網友不禁會問道:「有性繁殖可以孕育後代,那麼無性繁殖如何孕育生命的呢?到底什麼是無性繁殖呢?」其實無性繁殖很簡單,比如我們在培育植物時,可以通過嫁接的方式讓其生長出新的品種,這些植物在嫁接後會保持品種的優良特性,在短時間內會長出新的葉子,直至開花結果,這種培育方式叫無性繁殖。它的弊端是適應環境能力比較差,根系發育不好,就會出現壽命短的情況。從某個層面來說,在自然界中「性」是普遍存在的,而且幾乎所有的真核生物都有性行為,每一個物種發生的性行為都是獨特的,無論是單細胞原生動物,還是果蠅或者是人類,發生的性行為都是各不相同的。

在生物進化過程中,性也出現了分化,在六億多年前的古藻類化石上,科學家們就發現雌雄生殖器官的分化,這是迄今為止全球重大發現。有了性的進化,就有了繁殖,進而出現的是大量的生物。那麼,在自然界動物中,它們生存的根本命題是什麼呢?答案就是捕食、對抗,在自然生態環境中適者生存,以及最重要的是繁殖進化。那麼動物繁殖的主動權在誰的手裡呢?在雌性手中,雌性動物掌握了主動權,雄性才會不斷適應雌性動物。

圖為母系社會獅子部落

2、在單細胞繁殖複製過程中,到底是雌性動物先誕生還是雄性動物先誕生?

自然界中每種動物都是在不斷進化繁殖後,生存下來,為了更好地適應自然環境,它們不斷改變自身器官,通過基因傳遞,將最大優勢DNA遺傳給後代。如果說性是生物進化的結果,那麼生殖器官也是性進化的必然結果,動物的生殖器官各不相同,那麼在性進化發展中,到底是先有雌性動物,還是先有雄性動物呢?

這個問題可以說是生物學中最難以回答的問題。動植物界通常都是以雌雄來劃分的,在弄清楚到底是先有雌性動物,還是先有雄性動物這個問題,首先我們要了解生物存在的最原始形式,就是單細胞生物。

它的特點是結構簡單,繁殖方式也簡單,屬於無性繁殖,在細胞分裂後,會發展變成其他單細胞,這些細胞都是無性生物。細胞繁殖速度非常快,甚至可以達到自我複製,當然複製過程也是有弊端的,因為這種複製的方式完全沒有差異化,甚至是與母細胞幾乎完全是一樣的,我們將其稱為「同配生殖」。

圖為同配生殖

由於沒有基因的交流互換,這也導致後代沒有競爭優勢,這種無性繁殖的生物很容易在自然界中遭到徹底性的滅絕。由此可見動物在自然界中想要生存下來,環境對它們來說是最大的挑戰,所以在後來逐漸發展出了「異配生殖」,即兩個細胞互換繼而出現新的細胞,這也逐漸演變成為了最後的「精卵生殖」,即交配雙方一方提供一半基因,另一方提供營養物質。

圖為精卵生殖

有人會說:「個體生命出現應該是母性孕育的結果。」其實這句話並不完全對,雌雄同體的動物是有性動物,因為它本身就已經包含了雌雄和雄性,但如果受精是異體,或者是同體受精,那麼才會傳承繁衍,換句話說雌雄同體的動物是雌性和雄性動物同時出現的。在生物進化初期,單細胞在繁殖過程便有了雌雄同體,我們也可以理解為雌性動物和雄性動物幾乎是同時出現的,為了適應基因進化需求,生物才不得已開始分出雌雄,這是生物進化史中最偉大的革命時代劃分,兩性異體動物基因是能夠相互互補的,這種變革加快了生物進化速度,如今自然界中動植物都是在遵循這種基因進化生命模式。

圖為海鱸魚

自然界中哪些動物是雌雄同體呢?在自然界中千百萬的動物中,雌雄同體的動物的數量非常少,比如生活在海洋中的一種魚被稱為海鱸,它是十分鮮美的魚,這種魚喜歡生長在深海裡,在進化過程中,海鱸自體受精,能夠從成熟的雌性變成成熟的雄性,當然這個過程並不是「從小就有的」,只有到了海鱸五歲的時候才會發生變性過程。

除了海鱸,還有海兔也是雌雄同體的海洋生物。海兔就是海裡的一種蝸牛,它們無法實現雌雄交配,於是在進化過程中發展成雌雄同體的生物,在交配過程中,它們會實施群體疊羅漢式交配,這些海兔主要生活在赤道和溫帶的沿海中。

圖為海兔

雌雄動物漫長交配過程中,生殖器官也出現了進化改變‍

從生物進化過程中,我們發現雌雄兩性動物的出現,是單細胞繁殖進化,基因重組必然的結果,根本不是大自然中出現生物後「人為設定」的結果,在自然界所有生物的器官中,動物的生殖器官是非常單一的,雄性動物儲存豐厚的精子,雌性動物通過受精方式,接受精子的輸送,雌性動物的生殖器官形狀單一,在與雄性動物交配過程也是漫長的,而且對於有些生物來說交配方式能夠改善它們的生存質量。比如在昆蟲中,一般雌性蟋蟀在交配後要把大部分能量用來產卵,因此更容易感染疾病。但事實上,雌性蟋蟀在完成交配後反而會變得更加頑強。與未交配過的雌性蟋蟀相比,交配過的往往生存能力更強、免疫反應也更強。不過增強的程度有高有低。

圖為正在交尾的蟋蟀

此外,生活中我們最常見的動物鴨子,從表面上看我們很難分出雌雄鴨子,它們長大都是大相逕庭,雌性鴨子的生殖器官外形就像開瓶器,在交配過程中,只要它們想拒絕雄性鴨子,隨時都會關閉生殖器,無法實現交配,雄性鴨子也會徹底沒戲。

科學家在考察斯洛維尼亞時,發現雄性蜘蛛想要與雌性蜘蛛完成交配非常複雜,雌性蜘蛛的外觀體積比雄性蜘蛛大很多,所以在交配時雄性蜘蛛會面臨很多挑戰,甚至有可能在交配後,雄性蜘蛛會被雌性蜘蛛吃掉,而雌性蜘蛛在交配前的生殖器也會被雄性蜘蛛破壞掉。在眾多蜘蛛中有幾個分支的雌性個體,會進化出相對較大的體型,同時這些雌性蜘蛛的性交配行為也會出現極端化,比如它們的生殖器會破壞掉,或者是用蜘蛛網綁住雄性蜘蛛。

圖為蜘蛛交配

除了蜘蛛,科學家們還發現臭蟲也會有生殖器官的改變,雄性臭蟲的生殖器像注射器,在交配時它們會直接將精子注射到雌性臭蟲中,隨著臭蟲的進化發展,雌性臭蟲的生殖器發生了改變,多長了一個全新的生殖器官,雄性臭蟲可以在它們的腹部右側完成交配,但這種全新的生殖器官就像是過濾器,可以篩選出自己不想要的精子。

除了動物會有生殖器官,植物也有自己的生殖器官,種子在繁殖過程中通過開花、傳粉並結出果實,由果實中的種子來繁殖後代。其中花是植物的生殖器官,花蕊就是繁殖器官,花蕊分為雌蕊和雄蕊,花蕊是花的重要組成部分。不管是動物,還是植物,任何生命物質內部構造都不是堆積而成,在長期進化過程中,適應生態環境後,生命物質在生殖方式中通過細胞分裂逐漸進化出不同的生殖器官。

圖為蜜蜂幫助傳粉

總體來說,雌性動物和雄性動物是單細胞生物直接進行分裂生殖,通過長時間的繁殖和進化的結果,在雌性和雄性生物中,無處不存在性行為,幾乎每種真核生物都會進行性交,對於單細胞昆蟲,植物包括我們人類而言,性行為的開展方式都是千差萬別的。除了自體受精和性成熟為個體生存能力帶來的益處之外,還能夠修復受損的DNA,如今性在生物中所扮演的角色越來越重要,它是單細胞自我繁殖進化的最終必然結果!

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    中科院華南植物園
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