这看起来似乎很明显。但从进化的角度来看,有性繁殖的好处并不那么显而易见。雄性犀牛甲虫会长出半个身体那么长的巨大、笨拙的角,用来争夺雌性。天堂鸟会生出华丽的羽毛来吸引配偶。达尔文对这些特征感到困扰,因为他的进化论无法完全解释它们(他在给一位朋友的信中写道:“每当我看到孔雀尾巴上的羽毛,我都会感到恶心!”)。
此外,性行为还允许一个不相关的、可能较差的伴侣将一半的基因组注入下一代。那么,为什么性行为几乎在所有动物、植物和真菌中都普遍存在呢?自然选择难道不应该偏爱那些放弃耗费精力的展示和基因的赌博,而选择自我克隆的动物吗?
是的,也不是。许多动物确实会进行克隆;有些海葵可以通过身体侧面的芽形成同卵双胞胎。蚜虫、蜜蜂和蚂蚁可以进行无性繁殖。锤头鲨、火鸡、蟒蛇和科莫多巨龙有时会发生孤雌生殖。但几乎所有动物在其一生中的某个时刻都会进行性行为。生物学家说,性行为的好处来自于减数分裂(产生卵子和精子的特殊细胞分裂)过程中发生的基因重组。在减数分裂过程中,父母基因的组合会被打散,并重新组合成精子和卵细胞中的新排列,从而产生可能有利的新基因组合。
自然选择难道不应该偏爱那些放弃耗费精力的展示和基因的赌博,而选择自我克隆的动物吗?然而,有一种动物在完全没有性行为的情况下也过得很好。轮虫(Bdelloid rotifers)可以在大多数淡水池塘中找到,体长只有零点几毫米,细胞大约有 1000 个,而且已经独身了大约 8000 万年。近 400 个已描述的轮虫物种证明了这个群体相当多样化,但却从未有人见过雄性。轮虫会产下未受精的卵,这些卵会长成完全可育的雌性后代。这是什么秘密?
哈佛大学生物学教授马修·梅塞尔森(Matthew Meselson)和他的实验室在过去几年里一直在研究轮虫的分子遗传学。通过将轮虫暴露在极高水平的电离辐射下(这种处理会导致 DNA 链发生数百个物理断裂),梅塞尔森的一位前研究生尤金·格拉迪舍夫(Eugene Gladyshev)证明了轮虫能够完全重建它们的基因组——这是动物界前所未有的壮举。
最近,梅塞尔森和格拉迪舍夫有了一个更惊人的发现:轮虫的染色体中含有来自细菌和真菌的 DNA,这是保持遗传多样性的绝佳方式。至于我们其他人,则不得不依赖性行为。
_本文最初发表于 2011 年 5 月的《大众科学》杂志。_