通过引导一种蠕虫的进化，科学家们证实了那个古老问题的答案：“与别人发生性关系有什么意义？”对于大多数人来说，这可能不是一个棘手的问题，但这并不反映出进化科学家们的生活，性一直是生物学中最古老之谜之一。
问题是这样的：许多生物可以通过自我受精来繁殖，而不是与别人进行，乍一看，它们应该比异花授粉的个体表现更好。首先，它们可以确保它们所有的基因都能传递到下一代，而与另一个个体交配则会使它们的遗传遗产减半。而且，无需寻找雄性，自花授粉的雌性应该能够产生两倍的后代。这就是“雄性的两倍成本”。
然而，异花授粉在动物界中更为普遍，所以它一定有其优点来弥补其缺点。科学家们通常提出两个。第一，通过混合两个亲本的基因，异花授粉能给下一代带来新的基因组合，使其能更好地适应不断变化的环境、捕食者和寄生虫。第二个是，与别人发生性关系可以防止有害突变累积（近亲繁殖的家庭会受困于遗传缺陷，而在只与自己发生性关系的谱系中会更糟糕）。这与为什么性本身通常比无性繁殖更有长期优势的原因相同。
问题是，这两种解释都很难得到验证。但这并没有阻止俄勒冈大学的 Levi Morran 和他的同事们，他们通过操纵线虫 *Caenorhabditis elegans* 的进化来证明了这两种理由都是正确的。
与人类一样，*C. elegans* 也有两种性别，但与我们不同的是，它们是雄性和雌雄同体（雄性每两千个个体中只有一个）。雌雄同体蠕虫同时拥有两套生殖器官，无需雄性帮助即可进行自我受精——告诉 *C. elegans* 去 “搞自己” 绝非无礼，而是一种可行的生活方式。雌雄同体也可以与雄性交配，但它们这样做的情况不到 20 分之一。
然而，这种动物的遗传学非常出名，以至于 Morran 成功地利用了两个突变创造了 *C. elegans* 的品系，这些品系要么总是与自己发生性行为，要么总是与其他蠕虫发生性行为。Morran 将这两个工程品系以及一个正常品系进行了两种挑战。
一些品系暴露于一种名为亚硫酸乙酯（EMS）的化学物质，这种物质会将 DNA 的正常突变率提高四倍，使其基因组充满潜在的有害遗传变异。更糟糕的是，它们被置于一个新的环境中，这个环境应该会淘汰掉所有不适合的个体。
尽管面临这些挑战，但总是与其他蠕虫交配的品系在 50 代后仍然成功，并且比只与自己发生性行为的品系表现好得多。在这种严酷的条件下，即使是正常的蠕虫也开始倾向于异花授粉策略。这些都表明，与其他个体发生性关系可以清除种群中的有害突变。相比之下，Morran 估计，只与自己交配的蠕虫所携带的遗传负担将在几百代后将它们推向灭绝。
Morran 还将一些蠕虫暴露于一种名为马氏沙门氏菌（*Serratia marcescens*）的细菌，这种细菌非常致命，能杀死 80% 的感染它的蠕虫。这是对其快速适应新挑战能力的测试，而异花授粉的蠕虫则以优异的成绩通过了。它们很快进化出抵抗这种细菌的能力，而只与其他蠕虫交配的种群则没有。与之前一样，正常的蠕虫在面对新的威胁时也转向了异花授粉策略。
因此，这两种理论都是正确的——与自己发生性关系相比，与别人发生性关系可以抵抗有害突变并快速适应新挑战。Morran 说，进化为总是进行自花授粉的物种会陷入“进化死胡同”，并“最终注定灭亡”。
参考： Nature doi:10.1038/nature08496
更多关于性和繁殖的信息
图片： *C. elegans* 来自 Bob Goldstein
