淺析寒武紀物種大爆炸以及物種多樣性的幕後推手——有性生殖

在約5.2到5.4億年前的地質層發現了種類眾多的無脊椎生物化石，但在比此時期更早的地質層卻是毫無發現，這些生物就彷佛是突然出現在地球之上的，又因在地質學上這一時期被認為是地球寒武紀的開始，因此，這段時期發現的生物現象被稱之為「寒武紀物種大爆炸」。

寒武紀物種大爆炸（圖片來自網絡）

自寒武紀物種大爆發被發現以來，對於為何會發生此種現象，爆發了極大的爭論。關於寒武紀物種大爆發的原因發現層出不窮，有隕石輻射論、氧氣論、有性生殖論和收割論等等。在眾多原因中，我認為有性生殖是寒武紀物種大爆發的真正幕後推手，並且有性生殖造就了地球數以百萬計的不同生物物種。

什麼是有性生殖---有限繁育

有性生殖，指的是那些通過雌雄雙方共同完成繁衍過程的生育方法：有性生殖的最大特徵是有限的繁育，通過結合來自兩性不同的DNA，誕生一條完整的全新DNA，即便是不發生基因突變，後代的DNA與母體或父體都是不一致的。在有性生殖世界中，僅有雌性具備生育能力，而雄性則是提供一半基因。自然界中絕大多數的動物都是以有性生殖進行生育的，絕大多數雌性演化形成固定的繁育周期和年齡階段，並且繁育的個體數量受到生育周期、食物、環境等因素的限制。

有性生殖

有性生殖的演化

根據目前已發現的化石來看，在約9億年前的真核細胞中就已出現了有性生殖，然而事實上，科學家認為有性生殖應該出現的更早。有性生殖出現的主要的原因在性器官的演化，性器官作為一種特殊的細胞器，來源原核細胞間的相互吞噬，在演化地推進下，那些被吞噬的原核細胞逐漸被演化成為各種內在的細胞器，在此過程中不但演化出現了性器官，而更為重要的RNA到DNA的演化---遺傳信息載體的改變。隨著性器官的出現以及遺傳信息載體的變化，推動著有性生殖的逐漸出現以及成熟。

在生命演化歷程中的9-38億年之間，無性生殖佔據絕對的地位，是唯一的不可動搖的生物繁衍方式。然而，在有性繁殖出現不到4億年的時間，生命之花開始的第二次大綻放，迎來了著名的「寒武紀物種大爆炸」。為何無性生殖在近28億年時間裡沒有做到的事情，有性生殖僅在4億年的時間就完成了？

有性生殖帶來了最大化的遺傳變異

生物遺傳的根本在於基因，所有的生物的生命藍圖，無論是一個細胞，還是一頭藍鯨，都被寫在基因中。基本上而言，所有生物軀體內的每一個細胞都包含有一套完成的個體遺傳信息。無性生殖的遺傳基因完全來自於母體，從未改變過，當然基因突變等因素除外。有性生殖完全與此不同，有性繁殖的後代繼承了父母體雙方的遺傳信息，並且是隨機繼承來自於父母體各一半的遺傳信息，因而造就了後代的基因遺傳變化非常大。

有性生殖促使基因變化

有性生殖依靠的是染色體內的遺傳信息複製本，而這些基因信息在細胞的減數分裂形成染色體的過程中，會由一整條遺傳信息隨機分裂成兩個，進而再由來自父母的兩條蘊含不確定遺傳信息的染色體結合形成一個全新完整的遺傳信息。因此這一條全新的完整遺傳信息不完全同於母體或者是父體，也就使得後代是一個全新的個體。據計算，如果一對人類的夫妻可以永生並且具備生育能力的話，他們應該可以有5X1027個具有不同遺傳信息的後代。如此，有性生殖帶來了巨大的遺傳變化，而且其潛力是無法估算的。

生物生存的根本動力在適應自然環境，在競爭中取得勝利，獲得資源，而龐大到無法計算的遺傳變化帶來的強的適應性為此提供強有力的保證。因此在有性生殖出現之後就必然會引發物種大爆炸的出現。

高級生物需要有性生殖的質量優勢來保證繁衍存續

應對繁衍，所有的生物基本上有兩種繁衍策略可供選擇：一是以數量的優勢擊敗死亡，儘可能地多生育後代以抵抗成活率低帶來的數量減少，保證種族的延續；二是質量優勢，最大可能保證繁育的後代能順利的成長到繁衍年齡，保障種族的存續。

生物繁殖：質量還是數量

拿數量來說，物種通過繁衍數量龐大的後代來解決後代的成活率低的問題，即便生物面對極低的成活率，但是在數以萬千計的後代數量情況下，存活的個體數量依然是非常高的，但卻存在巨大的缺陷，那就是食物的消耗，因此此類物種絕不能是體型龐大的物種，僅只能是微小體型的生物，如細菌類別。那麼質量的話，就是通過嚴格控制後代生育數量，但為繁育的後代提供良好的生存環境，並教會它們生存技能，最大可能的保障它們能夠順利生存並繁衍下去，此種策略卻在的缺陷就是物種數量無法與前者相比。

對於細菌或是原生動物來說，食物的多少是最大的限制，有充足的食物，它們就能繼續生存繁衍下去，沒有食物就是死亡或是休眠，無論是在南北兩極，還是高山海底，亦是地底巖漿中，它們都能好好的生存，因此數量優勢是它們的根本；而高級生物與此不同的是，並非是單一的原因限制了生存繁衍，而是一個綜合體的因素----環境----糅合一切所需要面對的因素，在自然界發生的任何風吹草動都能導致的它們的滅絕，所以高級生物所需要強大的環境適應力來調整自身在環境中生存繁衍的能力，若非如此，它只有被淘汰，對於它們來說，強大的生存技能是必備的，所以質量才是根本。

生物的壽命（圖片來自網絡）

在理論上來說，生物是具備永生潛質，然而在實際上，所有的生物都只擁有一段固定的壽命，僅是不同的生物擁有的生命周期長短不一。越是短的生命周期，為了維持種族的存續，不得不演化強悍的生物的繁衍能力越是強悍，以及繁育數量龐大的後代，保證種族能夠延續。而相對於生命周期長的生物來說，強大的繁衍能力或是龐大的後代數量是完全沒有作用的，反而是龐大的後代帶來了嚴峻的生存競爭壓力，因此繁育適應能力強的後代才是高級生物所必須採取的策略，否則一切都是虛妄。

因此數量優勢屬於簡單的低級生物，而質量優勢才是複雜高級生物的根本要求。

結語

高級生物需要強的基因變化來適應錯綜複雜的自然環境，以及選擇高質量的後代來保障基因和種族的延續。因此，在單細胞生物向多細胞生物的演化過程中，有性生殖取代無性生殖成為高級生物的繁衍方式，並且引發了「寒武紀物種大爆炸」。有性生殖不但是寒武紀物種大爆炸的幕後推手，更加是地球呈現物種多樣性的根本原因所在。