动植物为什么分为两性(动物与植物两个概念之间的关系)
性别(动物)(sexuality in animals) 伴随有性生殖的出现,而在生物界同种个体之间普遍出现的一种形态和生理上的差异现象。性别间的差异随进化过程中有性生殖的演进而增高。低等生物(如细菌和原生动物)性别区分的程度低,仅表现为不同的交配型,高等生物(如脊椎动物、种子植物)不同性别(雌性和雄性)的个体,在形态、生理和行为上均有极为明显的差异。性别的通用符号:雄性以战神的盾与矛“♂”表示;雌性以爱神的镜子“♀”表示。
无性生殖:在无性生殖中,新个体是由母体直接产生出来的,新个体所含的遗传物质与母体的相同,因而新个体基本上能够保持母体的一切形状。
有性生殖:在有性生殖中,由于两性生殖细胞分别来自不同的亲本,因此,由他们结合产生的后代就具备了双亲的遗传特性,具有更强的生活能力和变异性,这对于生物生存和进化具有重要意义。
地球上存在无数种生命形式,为什么多数物种只有雄雌两性?多少年来,这个问题一直困扰着世界各地的科学家。
蘑菇育多达36OOO种性别,—种被称做粘菌的奇异生物大约有13种性别,但是这些生物只是地球生物分为雄雌两性这个几乎普遍适用的规律罕见的例外。这种现象提出了一个进化方面的神秘的问题,如果地球生物有10O种性别,并且可以与其中任何一种物种交配,那么地球生物在其周围的环境中找到伴侣的几率将达到99%。
如果说看起来生物只有两性使物种的生存变得困难而不是更容易的话,那么为什么地球上的生物只有两性呢?赫斯特认为,这完全要归因于地球生物是如何通过遗传获得—组特定的,被称为线粒体的基因。
与细胞核或细胞中心部分携带的基因(不同,线粒体脱氧核糖核酸(DNA)可以迅速进行自我复制。
看起来以前好像有过某种细菌,线粒体就源于这些细菌。线粒体进行自由复制的能力是它们的细菌祖先遗留下来的。
因为线粒体DNA可以快速制,如果99%的地球生物可以与任何同种生物交配的话,线粒体出现的任何突变都可能迅速扩散开来。如果这种突变是有害的,那么突变引起的后果可能是灾难性的。对于地球上其他的物种来说。寻找一个配偶可能有些困难,但是从进化的角度来说,这种生殖也有益处,可以减少突变。
生物为什么会有雌雄两性性的起源是生物学上最大的谜团之一,生物学家们对此也很挠头,为什么会有性的存在?为什么绝大数动、植物采取有性生殖方式繁衍后代?生物的性行为是怎么产生的?性的作用是什么?
原核生物和大多数原生生物是通过细胞直接分裂而增殖,也有的通过出芽方式增殖。一部分真核生物行无性生殖或无融合生殖,即无需受精(融合)、无需减数分裂的生殖方式。大多数真核生物行有性生殖,其中一部分可以同时行无性生殖和有性生殖,在生活史中有性和无性阶段交替。
早期地球上的生物并没有性别,它们靠着无性生殖来繁衍,大家都是独自完成繁殖后代的任务。
在自然界,许多生物靠着无性生殖来繁殖,无性繁殖在植物界较为常见,许多植物的茎、枝都可以用来繁育后代,仙人掌让自己身体的一部分掉落到地上能长出新的植株。
有些动物也能无性生殖。海绵体和海葵通过芽来产生后代。扁形虫如果被切成两段,会在被切下的一段上长出一个新头,而在另一端上长出一个新尾巴来。
无性繁殖传宗接代的方法既方便又强大。别的不说,它不需要伴侣,不必心跳加剧,不必为传宗接代去犄角相碰,也不须用粉末装饰自己。的确,没有性可以省去很多麻烦。
既然没有性生物活得也蛮好,那么,为什么生物要进化出性。
要解开这种疑惑,我们先看下性是什么。
生物形态是由遗传信息决定的,生物个体为什么有差别,是因为它们携带了不同的遗传信息。
那么,遗传信息涵义是什么。遗传信息是生物对环境及其变化的描述,遗传信息记录了生物与环境相互作用的 历史 。从遗传的角度看,性的作用是将不同个体遗传信息进行融合。
有性生殖,即融合生殖,通过减数分裂产生单倍体的雌、雄配子,又通过配子融合恢复双倍性,并由此产生新个体。两个携带不同遗传信息的个体,不同的遗传信息通过融合产生交汇,然后进行信息的重组,产生出新的遗传信息的组合体。生殖细胞的融合意味着染色体双倍化,有性生殖伴随着融合后的细胞还原的机制,即减数分裂。因此,与有性生殖相伴随的是通过融合(受精)、减数分裂而实现的单倍体-双倍体的世代交替。
两种配子融合成为合子的过程被称为受精。由合子发育成一具有双亲遗传性的新个体。高等动植物的雄性和雌性亲本(即父本和母本)的遗传特性,是由具单倍染色体的精子和卵通过受精而传到子代的。由精子和卵融合产生的新个体,恢复了像亲代一样的二倍染色体的数目,继承了亲代双方的遗传性,同时,以通过受精产生的子代,既有亲代遗传的特性,也表现有个体的特异性。
对于多细胞生物来说,有性生殖同时带来了复杂的个体发育过程:有性生殖伴随着复杂的行为进化,为达到受精和繁殖后代的目的,进化出无数复杂的与性相关的行为:求偶、性竞争、性爱、亲情等。
雌雄分别是独立的个体,每个个体身上都携带属于自己的基因,不同的个体经历各自的成长过程,当雌雄个体性成熟后,雌雄经交配产生出新的个体。遗传信息的重组实际上是一个遗传信息的优化过程(这也不是绝对的),那些具有好的适应性的东西容易被保留下来,不好的东西被筛选掉。每个生物个体的生存活动都是与环境进行信息交换的过程,环境信息会在生物体上留下痕迹,在异体融合的过程中,不同个体的信息有交换和取舍,通过遗传信息交换来对后代的性状产生影响,那些适应环境的信息就有可能被保留下来。
所以,雌雄两性遗传信息的重组不仅是为了维持物种的延续,更是驱动生物进化的重要因素。
从生物学的观点看,性表现为异体间的配对,也就是同一物种的不同个体为产生新的个体而进行的结合。生物个体间存在差异,这些差异受到不同遗传和生存环境的影响,即不同个体携带着不同的遗传信息,而异体的结合是要达到交换遗传信息的目的,产生出具有新的遗传信息组合的个体,这种异体间遗传信息的交换更有利于生物的生存和发展。
同时,性也是不同生物个体相互关系的一种表现。生命的发展在很大程度是建立在不同生物个体的相互关系上,由于性的存在,不同个体在性的基础上结成一定的关系,产生同性以及异性之间的复杂关系,极大地丰富生存内容,从而对生物的存在形态和发展产生影响。
所以,性这种繁衍方式不是一种绝对的遗传形式,它因生物发展需要而产生,性是生物不同个体之间一种复杂的关联形式,性的存在与生物演化之间有密切的联系。和无性繁殖相比,有性繁殖大大提高了进化的效率,更有利于生物的生存和发展,生命世界也因此变得更加生动和精彩。
性的出现和存在,是自然伟大又神奇的创造。
为什么大多数生物都选择了两性的繁殖方式大自然孕育了生物,生物在进化过程中慢慢地出现了性别。从理论上讲,一种生物可以有多种性别。事实上有种黏液霉菌就有13种“性别”。但这些多性别的物种很稀有,大多数物种都只有雌性和雄性两种性别。在澳大利亚的昆士兰州有一种蜥蜴,其种群中不曾发现过一个雄性,雌性不需要精子来受精,它们的卵在预定的时间分裂,然后便长成一只小蜥蜴,而所有以这种方式产生的蜥蜴都是雌性。性在进化上究竟有什么好处?为什么大多数生物都选择了两性的繁殖方式?
为什么性别一般只有雌性和雄性两种?早在1958年,对现代达尔文主义的创立有重大贡献的生物学家罗纳德·费舍尔在他的著作《自然选择的遗传学理论》中就明确提出了这个问题,但这个问题在此后40多年的时间内都没有得到很好的解答。
在澳大利亚墨尔本举行的第19届国际遗传学大会上温哥华英国哥伦比亚大学的进化生物学家莎莉·奥托教授发言说:“鸟类交配,蜜蜂交配,人类也交配,但是却无人知晓性别究竟是如何进化的。假如可以创造出能够自行繁殖的女性,为什么还要创造男性呢?无庸讳言,21世纪的今天,进化生物学家仍然没有走出性别进化的迷宫。”
实际上,许多生物不需要雄性和雌性,照样可以代代相传,比如细菌就是通过最简单的方式自我复制——一个变成两个,两个变成4个,依此类推。通过无性繁殖而产生的个体,都是完全相同的“复制品”。在只有两种性别且雌雄异体的生物中,一个个体要繁殖后代就必须要与同种的异性个体进行交配。性对于生物体本身并不是一件什么好事:对于雄性来说,他们要花费大量的时间和精力去寻找和讨好配偶,或为求偶而战,弄得伤痕累累乃至有生命危险;对于雌性来说,有性生殖的结果使她们的基因只能有一半传给子女,而来自雄性的另一半未必就很优秀,说不定受骗上当被一个孬种所勾引。如果她们采用单亲无性生殖,她们的基因就能百分之百地传下去。至今还有几千种生物采用无性生殖就避免了那“50%”的代价,但是在现今存在的几百万种动植物中为什么绝大多数都采用有性生殖或者是有性和无性生殖相结合?它们的雌性为什么愿意付出这“50%”的代价?性在进化上究竟有什么好处?
目前流行的观点认为,有性繁殖带来了基因重组,基因重组带来了无穷无尽的变异,而丰富的变异更有能力接受生存的挑战。这有点像参加抽奖,单性生殖只是买了一张彩票,然后把它复印了许多次,复印得再多也不能增加中奖概率,而有性生殖却是买了许多不同号码的彩票,显然最有可能中奖。
在两种性别的个体数目大致相等的情况下,某一个个体只能有一半的机会遇到异性的个体,从而在寻找异性个体的过程中往往要浪费不少时间和精力。如果一种生物有很多种性别,假设有100种,而且这种生物的个体只要找到与己不同性别的个体就可以进行交配生殖,在这种情况下对于某一个个体来说,每100个其他个体中就有约99个是异性个体,从而它可有99%的机会遇到异性的个体,这样,每一个个体都可以只用较少的时间和精力就能达到有性生殖的目的。
既然只有两种性别降低了物种延续的概率,那生物为什么大多只有两种性别呢?近年有人提出了一种比较合理的解释,认为这是基因组“争斗”的进化妥协结果。
动物为什么要有男女之分生物学意义
有性生殖中基因组合的广泛变异能增加子代适应自然选择的能力。有性生殖产生的后代中随机组合的基因对物种可能有利,也可能不利,但至少会增加少数个体在难以预料和不断变化的环境中存活的机会,从而对物种有利。
有性生殖还能够促进有利突变在种群中的传播。如果一个物种有两个个体在不同的位点上发生了有利突变,在无性生殖的种群内,这两个突变体必将竞争,直到一个消灭为止,无法同时保留这两个有利的突变。但在有性生殖的种群内,通过交配与重组,可以使这两个有利的突变同时进入同一个体的基因组中,并且同时在种群中传播。
此外进行有性生殖的物种其生活周期中都有二倍体的阶段。二倍体的物种每一基因都有两份,有一份在机能上处于备用状态。如果这个备用的基因发生突变,成为有新的功能的基因,但此时新功能还是潜在的。通过自发的重复和有性生殖中的遗传重组,这个新基因可与原有基因先后排列,这样便产生一个新的基因。二倍体物种可以用这样的方法使其基因组不断丰富。
由于上述原因,有性生殖加速了进化的进程。在地球上生物进化的30余亿年中,前20余亿年生命停留在无性生殖阶段,进化缓慢,后10亿年左右进化速度明显加快。除了地球环境的变化(例如含氧大气的出现等)外,有性生殖的发生与发展也是一个主要的原因。现存150余万种生物中,从细菌到高等动植物,能进行有性生殖的种类占98%以上,就说明了这一点。
性别(动物)(sexuality in animals) 伴随有性生殖的出现,而在生物界同种个体之间普遍出现的一种形态和生理上的差异现象。性别间的差异随进化过程中有性生殖的演进而增高。低等生物(如细菌和原生动物)性别区分的程度低,仅表现为不同的交配型,高等生物(如脊椎动物、种子植物)不同性别(雌性和雄性)的个体,在形态、生理和行为上均有极为明显的差异。性别的通用符号:雄性以战神的盾与矛“♂”表示;雌性以爱神的镜子“♀”表示。
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