無性生殖還是有性生殖,這也太難選了吧!

2021-01-15 蝌蚪五線譜



生命有著無限的可能,卻始終都要面臨一個終點。不過,雖然生命的過程是有限的,卻可以通過繁衍來保證生命的綿延不息。


各種生物都有屬於自己繁殖的方式,自然界大部分動植物的繁殖方式是有性生殖,通過卵子和精子結合產生受精卵,再由受精卵發育為下一代。


包括人類,我們日常接觸的家禽家畜,動物園裡的野生動物,還有各類莊稼、花卉等等,都普遍採用有性生殖的方式繁衍後代。


當然,除了有性生殖,也有一些生物通過無性生殖的方式繁衍後代。例如,草履蟲、變形蟲、細菌等等。


還有不少植物,只需折下一段枝條插入土中,就會長出一株新的植物,這也是典型的無性生殖。


無性生殖不需要另一半就能夠完成繁衍後代的任務,十分方便省事,那為什麼人類沒有進化出這種繁殖方式呢?


物種通過繁殖延續,圖片來源 pexels



地球上的生物繁殖方式看起來十分豐富,細菌繁殖會通過自我分裂,真菌類如蘑菇的繁殖可以通過散播孢子;植物有的需要播撒種子,有的則可以直接嫁接;動物有的會生下蛋,有的則是胎生,還有的僅憑藉未受精的卵細胞也可以發育成完整個體。


不過,總的來說,自然界中主要的繁殖方式可以分為兩種,即無性繁殖和有性繁殖。


其中,有性繁殖是指由親本產生的兩性生殖細胞相互結合,發育成為新的個體的生殖方式。無性繁殖則是指不經生殖細胞結合,由母體的一部分(也就是體細胞)直接產生子代的生殖方式。


有性繁殖時,精子「奔向」卵子,圖片來源 pixabay


作為有性生殖的人類,結婚生子繁衍後代頗為複雜。可能我們會認為,無性繁殖的方式非常簡單。


實際上,不同生物的無性生殖方式是不一樣的,可以細分為很多種類,包括分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖、營養生殖和斷裂生殖。


分裂生殖是我們最熟悉的無性繁殖方式,大多數單細胞生物,如細菌、草履蟲等,就通過這種方式來繁衍後代,直接將自己的身體一分為二,形成兩個新的個體。


正在一分為二的細菌,圖片來源愛學網


其他無性生殖方式我們在生活也能遇到。有的孢子植物和真菌,例如我們常吃的蘑菇,可以利用孢囊孢子、分生孢子等無性孢子直接形成新的菌絲體,也可以用子囊孢子、擔孢子等有性孢子進行有性生殖。


大部分的植物都能進行營養生殖,如馬鈴薯、草莓等,「插柳成蔭」就是一種典型的營養生殖方式。


另外兩種無性繁殖方式則更多涉及一些軟體動物,出芽生殖是由母體一部分抽生出子體,長至與母體同形時,離開母體成為新的個體,例如水螅。


斷裂生殖則是生物體在一定或不定的部位斷裂成兩段或幾段,然後每小段發育成一新個體,如顫藻。



在現代人的家庭生活中,兩口子的性格磨合,一家人的衣食住行,可能讓不少人都感到壓力山大。


或許有人會想:無性生殖不需要另一半就能夠自己完成繁衍後代的任務,豈不是又快又簡單,為什麼人類沒有進化出這種繁殖方式呢?


其實,有性生殖是一種適應環境的演化過程。生物從單細胞走向多細胞,是為了更加適應環境提升生存率。


有性生殖通過不同個體間的精子和卵子結合,進行基因交換,讓不同性狀的基因的重新組合,產生新的基因型,介導重組性狀出現,是形成生物多樣性的重要原因之一。


面對環境壓力,不斷產生新的形狀,不斷經歷自然選擇,最終保留最適應環境的個體。 


真正的進化需要基因交流和突變,圖片來源 pixabay


當然,這並不是說有性繁殖的後代就一定能直接繼承雙親的優良性狀。基因重組後,後代也有可能喪失雙親的優良性狀。


但從宏觀的角度來看,在漫長的演化過程中,這種基因交流的方式,會使後代在環境中具有更強的適應能力與生存能力。


而無性繁殖呢?在無性繁殖的情況下,親代與子代的遺傳物質會完全相同。


這種生殖方式可用來保持優良性狀,例如有一株高產的葡萄枝,就可以通過扦插的方式,得到另一株同樣高產的葡萄枝。


但是,無性繁殖的方式很難在子代上取得新的性狀,除了基因突變這種小概率事件外,親代與子代的基因型保持一致。


這樣,種群內的基因交流幾乎沒有,很難在短時間內改變種群基因庫中的基因頻率,物種對環境的適應能力相對較差。



相比於一味地比較有性生殖和無性生殖的優缺點,追求哪種更適合,有的物種就說了:「我才不做選擇題,都要!」


雖然有性生殖是生物繁殖的主流,但無性繁殖也可能使生物擁有一些其他潛力。人類通過研究並利用兩種繁殖方式,對許多農作物進行育種。


我們通過雜交育種(有性繁殖),不斷篩選繼承了「父母」雙方優良遺傳基因或富有遺傳變異性的植株,這裡的優良性狀可以是壽命長、產量高,也可以是抗病蟲害等。


在得到優秀的子代植株後,再通過無性繁殖的方式,進行植物克隆,快速複製出大量具有優良性狀的植株,給我們的農業生產增質增量。

 

水稻可以通過雜交的方式提升產量,圖片來源 pixabay


自然界中有的動物也擁有兩種繁殖方式,比如蚯蚓。


蚯蚓是雌雄同體的生物,交配時兩條蚯蚓會分泌一種黏液,使雙方腹面黏在一起,進行精子的輸出和轉移,完成有性生殖的過程。


無性生殖則使蚯蚓具有一定的再生潛力:如果將一條蚯蚓在適當的位置一分為二,它們會迅速癒合傷口,並逐漸長成新的完整個體。


總體來說,有性繁殖比無性繁殖更複雜,出現得也更晚。通過這種方式產生的後代更趨多樣化,通過自然選擇,可以不斷優化種群的性狀。


而無性繁殖則是更快速、更簡單,能夠更全面地保留物種全部的遺傳特性。


面對大自然,每種生物都會選擇最適合自己的繁殖方式。對物種來說,適合的就是最好的,這也是為什麼自然界中紛繁複雜的繁衍方式能夠保留至今的原因。



蝌蚪五線譜原創文章/轉載註明來源

責編/Sirens



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