为什么生物要进行性行为这个问题似乎很容易回答——任何听过性教育讲座而感到尴尬的孩子都知道是为了繁殖。但生物学家几十年来一直在努力解开性生殖的一个具有讽刺意味的怪癖:由于雄性无法生育后代,有性物种的原始生殖能力只有无性物种的一半,在无性物种中,每个个体都可以大量繁殖后代。尽管经过数十年的研究,生物学家仍然没有弄清楚性生殖——在现实世界中似乎运作良好——如何弥补这一巨大的成本。
上周发表在《科学》杂志上的一项关于微小水蚤的研究提供了可能是第一个直接证据,证明了为什么性行为如此有益——从物种层面来看。水蚤实际上是为这项研究而生的,因为它既生活在有性群体中,也生活在无性群体中,这些无性群体在过去的不同时期从有性群体中分离出来。来自印第安纳大学的两位生物学家 Susanne Paland 和 Michael Lynch 研究了从伊利诺伊州到新斯科舍省的各种水蚤种群的基因特征,以了解有性和无性群体有何不同。
他们的研究表明,在无性群体停止有性生殖后,它们都开始比有性群体更快地积累负突变——在自然选择游戏中对它们的主人有害的突变。因此,尽管孤独的水蚤可以繁殖得更快,但随着时间的推移,它们的基因库变得不如那些从未放弃性行为的基因库。
研究人员表示,这支持了关于为什么性生殖如此普遍的主要理论之一:基因重组的随机性可以帮助清除有害突变。在无性物种中,生物体生殖细胞系中的任何负突变都会传递给它的所有后代,这些后代的所有基因都来自同一个祖先。但在有性生物中,一个父母的坏基因有可能在后代中被洗牌掉。传奇遗传学家 John Maynard-Smith 将重组比作交换两辆汽车的零件——一辆引擎坏了,一辆变速箱坏了——来制造一辆运转平稳的汽车。
当然,这也会让你得到一辆真正的柠檬车:一辆变速箱和引擎都坏了的车。同样,重组也会产生一些具有特别差的特征组合的后代——甚至比无性生物更糟糕,在汽车的例子中,它们永久地被困在一个坏零件里。许多遗传学家说,随着时间的推移,性生殖的最佳后代不仅会胜过它们较差的性亲属,还会胜过与它们更远亲缘关系的无性生物。对有益的水蚤和其他生物的进一步研究可能会表明这是否真的解释了为什么我们人类被困于性行为之中——以及为什么我们的未来后代应该为此感到高兴。——Amos Kenigsberg














