广告

性和控制

当斗争很大程度上发生在分子层面,而双方都不知道时,你会怎么做?

Google NewsGoogle News Preferred Source

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

正如大多数新婚夫妇很快就会发现的那样,亲密关系,即使是最幸福的,也会充满张力。夫妻俩通常会因为金钱、姻亲、旧情人而挣扎,还有就是女人怀孕时胎盘应该长多大。最后一个问题是个致命伤。男人希望他的女人有一个快速生长的胎盘,而女人则尽一切努力将其控制在合理的尺寸范围内。

广告

当然,关于胎盘的争斗并不总是在公开场合进行。普通男人,如果被问及他对他妻子胎盘的看法,可能会说他从未想过。相反,胎盘的冲突会在双方不知情的情况下,在女人的身体里上演。一种叫做基因印迹的奇怪基因过程对此负责。而它们的存在只是雄性和雌性拥有相互冲突的进化目标的一个小例子。理解这种斗争的存在可以解释许多奇怪的行为和生理现象。它甚至可以解释我们为什么容易患上某些可怕的疾病。

起初,男人和女人拥有相互冲突的进化目标似乎不太可能。根据进化论者的说法,生命的意义在于生物体将其基因副本传递给后代。有些生物,如蟑螂,通过尽可能多地产卵来做到这一点,希望有些能存活下来。另一些,如大象和人类,子嗣较少但对他们呵护备至。


居家爸爸

在“男性育儿投入”很高的稀有物种中,两性之间的冲突会变得复杂。在这些物种中,雄性本能地照顾他认为是自己的幼崽。他与某个雌性交配,然后在适当的时间后出现婴儿,所以他保护它们免受捕食者的侵害,并带它们去滑冰课。许多鸟类符合这一特征。有时雄性比雌性承担更多的育儿责任。在出生时,她已经比他投入了更多的精力在怀孕上,但之后情况逐渐发生了转变。在这些情况下,一个无情务实的雌性为了最大化她的繁殖成功率,应该怎么做?她应该精确计算出他通过这些后代传递他基因副本的累积能量超过她的那一刻。当那一刻到来时,她应该抛弃幼崽。他很可能会继续照顾它们,从而确保她的繁殖成功,并让她自由地与其他雄性重新开始繁殖。——R.S.


所以,父母都希望自己的孩子活下来。在单偶制物种中,当父亲可以相当确定这真的是他的孩子时,他可能会与母亲合作。但在猩猩等更杂乱的动物物种中,情况并非如此,而且许多进化生物学家认为,我们自己的祖先也是如此。那些雄性希望他们的后代不惜一切代价生存下来——即使以损害雌性的健康和与他人未来生育能力为代价。例如,如果雄性能找到一种方法让雌性将其大部分食物能量用于繁育后代,让后代长大强壮,那也没关系,即使她饿死。这就是胎盘争夺战的由来:男人和其他哺乳动物会将基因传递给他们未出生的孩子,这些基因会促使母亲的胎盘生长得更大,以母亲的代价和她与其他男性的未来孩子的代价来滋养胎儿。

雌性也希望她们的后代能够生存,但不是以她们自己的生命或生育能力为代价。例如,在哺乳动物中,哺乳会抑制排卵。所以哺乳动物妈妈不会一辈子哺乳她们的幼崽,即使这样做会大大增加它们的生存几率。否则,她可能再也无法排卵、怀孕并生下更多幼崽。

这种冲突在果蝇中表现得尤为激烈。果蝇不像在彼此的怀抱中变老,而是与多个伴侣交配,但没有一个会留下来约会第二次。看看它们想出了什么办法:雄性精液含有杀死其他雄性精子的毒素。当一只雄蝇与一个最近与他人发生过性关系的雌蝇交配时,它的杀精剂就会开始工作,杀死竞争对手的精子。这是一个很好的适应,但遗憾的是,这种物质对雌性有毒,并逐渐损害她的健康。这丝毫不影响雄性。这增加了他的进化适应度,而且他再也不会见到她了。

威廉·赖斯,当时在加州大学圣克鲁兹分校的进化遗传学家,做了一个非常巧妙的实验,他让雌果蝇停止进化,而让雄果蝇相互竞争。经过40代,进化上的赢家是那些精液中含有最强毒素的雄性。与它们交配的雌性的预期寿命更短。

人类和其他哺乳动物也发生了类似的协同进化军备竞赛。其结果是,我们进化出了一套被称为印记基因的奇特基因,它们似乎违反了遗传学的基本原则。

广告

回想一下孟德尔和高中生物。那位最像僧侣的僧侣教导说,遗传性状是由基因对编码的,一对基因分别来自父母双方。他发现了一对基因如何相互作用以影响生物体,这取决于这对基因是否有相同的或不同的信息。这就是显性与隐性状的领域。根据孟德尔的说法,哪个父母提供了哪个基因信息并不重要。无论后代是从母亲那里获得基因的香草版本,还是从父亲那里获得巧克力版本,或者反过来,由基因对编码的状都会看起来相同。

印记基因违反了孟德尔教科书的规则。对于印记基因,只有来自一方父母的基因才有作用——来自另一方父母的匹配基因被沉默,失去了对表达状的影响。这个新领域的多数专家认为,人类只有几百个这样的基因,但它们可能非常有影响力。

广告

关于人类一夫一妻制的报道被大大夸大了。


这些基因中约有一半与生长有关——胎盘、胎儿或新生儿的生长。来自父亲的基因倾向于更大、更快、更昂贵的生长,而来自母亲的基因则会抵消这种过度生长。正如进化论者大卫·海格在1989年首先提出的那样,这些人类印记基因是两性竞争的一个例子,就像果蝇的精子战的重演。

第一个战场是胎盘,一种看似有点吓人的组织。它只与女性部分相关,但它会入侵(产科学术语)她的身体,将触须伸向她的血管,以转移营养物质来益于不断成长的胎儿。胎盘也是一场激烈战斗的场所,来自父亲的基因推动它更具侵略性地入侵,而来自母亲的基因则试图将其阻止。我们怎么知道?在罕见的疾病中,与胎盘生长相关的母系或父系基因会被失活。失去父系的影响,抗生长的母系成分就会不受阻碍——胎盘永远不会入侵母亲的子宫内膜,胎儿就没有生长的机会。相反,如果移除母系的影响,让那些父系基因不受阻碍,胎盘就会长成一种非常具有侵略性的癌症,称为绒毛膜癌。

印记斗争在胎儿发育过程中仍在继续。一种基因,它在小鼠和人类中编码一种强大的生长刺激激素,只由父源基因表达。这是一个典型的例子,父亲为了最大的胎儿发育而努力。在小鼠(但在人类中并非如此)中,母亲通过表达一种调节生长激素效力的细胞受体基因来抵消促生长效应。推拉对抗。

广告

大脑基因

母亲希望你聪明,但父亲更关心你的新陈代谢。至少,基因印迹的证据表明是这样。小鼠实验表明,一些母源表达的基因有利于更大的皮层,即大脑的智力部分。敲除这些母源基因的突变会导致智力迟钝。相反,一些父源表达的基因有利于控制无意识身体功能的下丘脑的生长。

这些与大脑功能相关的印记基因如何融入两性战争的范畴?与通常的场景不同,即父亲想要更多生长而母亲想要更少,父母的基因倾向于不同类型的生长。女性是否通过为孩子提供厚皮层和高SAT分数来增强她们未来的健康和生育能力?更大的下丘脑是否能产生一个能从母亲那里榨取更多资源的后代?没有人知道,但剑桥大学的埃里克·凯弗内一直在努力研究这些有趣的发现,试图将它们纳入两性战争的框架。与此同时,一些进化生物学家推测,这些性状可能出于完全不同的原因而进化。——R.S.


一旦婴儿出生,印记基因就会呈现出特别令人印象深刻的转折。某些父源表达的基因有助于使孩子积极地吸吮。表面上看,这似乎是 usual picture 的另一个例子:以牺牲母亲的泌乳热量为代价来实现更快的发育。但现在我们谈论的是影响行为的印记基因。其他基因以更奇特的方式影响大脑发育(见上方的大脑基因)。

广告

印记基因的发现可能为治愈一系列涉及肿瘤、不孕、胎儿过度生长或发育不良的令人不快的疾病铺平道路。但从哲学上看,这些发现令人不安。它们似乎对人性有一些令人沮丧的启示。在果蝇中,精子战基因表明雄性很少关心雌性的未来。“无论贫穷或富有,”我们承诺,“直到死亡把我们分开。”我们是创造了杰西卡·坦迪和休姆·克罗宁的物种。对于一夫一妻制的动物来说,雌性的未来健康和生育能力与雄性同样重要。那么,这些印记基因在我们一对正在考虑如何准备金婚纪念日晚宴开胃菜的人类夫妇身上是做什么的呢?

答案是我们一夫一妻制的说法被大大夸大了。人类解剖学和生理学的特征都与此相悖。大多数人类文化允许一夫多妻制。而且大多数研究,从基因亲子鉴定到Cosmo问卷,都表明,即使在一夫一妻制的社会中,在情侣关系之外也有很多“活动”。我们与果蝇的共同点比人们普遍认为的要多。不过,我们并非最杂乱的物种之一。即使是最忙碌的家长,也只有几百个孩子。)

广告

自我意识的灌丛鸦

当生物学家说猩猩“意识到”他们在交配中比雌性损失更少,或者雌性灌丛鸦“计算”出何时应将幼崽抛弃给照顾它们的父亲时,他们是在说比喻。除了最认知上最复杂的灵长类动物,动物们并不会坐在那里拿着进化教科书和计算器,有意识地制定策略。相反,像“灌丛鸦想这样做,决定现在是合适的时间”等短语,是更正确但繁琐的“在进化过程中,灌丛鸦(至少部分通过基因影响的机制)能够更好地优化其行为时机,会留下更多的基因副本,从而使这种特质在种群中更普遍。”拟人化动物只是一个解释性的装置,大家同意这样做是为了避免在会议上睡着。——R.S.


大自然非得如此血腥残忍,非得一切都基于竞争吗?我们为什么不能和平相处?这时,进化生物学家会以博加特式的疲惫,说出他们领域里那些陈词滥调。他们解释说,生物学并非关于应该如何,而是关于实际情况。外面的进化世界很艰难。这是狗胜过狗的残酷世界。

但赖斯和进化行为学家布雷特·霍兰德最近的一项实验暗示,两性竞争并非不可避免。经过仔细的操纵,它可以被破坏。生物学家隔离了成对交配的苍蝇,迫使它们实行一夫一妻制。然后,他们让这些后代与来自其他强制一夫一妻制配偶的后代繁殖,并继续维持一夫一妻制。仅仅40代之后,一夫一妻制的后代产生的精液毒性就降低了。它们还以不同寻常的礼貌对待它们的配偶——正常的果蝇求偶看起来就像性骚扰。

一旦雄性之间的竞争不再是选择压力,产生有毒化学物质似乎就成了一种适应不良的能量浪费。摆脱了性间战争的代价,这些一夫一妻制的苍蝇实际上比普通的竞争苍蝇繁殖得更好。

想象一下在人类身上进行同样的实验。隔离一些人类,并强迫他们及其后代实行一夫一妻制一千年,我们可能会开始解除我们的哺乳动物性间战争武器,即印记基因。它们是进化的负担,使得一些真正可怕的癌症成为可能。通过消除一夫多妻制来消除它们的优势,自然选择应该会将其淘汰。

广告
广告

讲完了一个听起来很超现实的道德——号召人们记住第六诫作为“在3000年之前战胜绒毛膜癌”运动的一部分——是时候退一步了。理解两性竞争如何从苍蝇开始相对容易。由于随机的基因变异,一些雄性苍蝇偶然产生了微弱有毒的精子,雌性不得不解毒,否则就会死亡。从那里,竞争螺旋式上升。印记基因的故事要复杂一些,但一旦父源基因开始推动“我不管妈妈”的生长,战争就不可避免地升级了。如果隔壁的部落带着比捕猎动物的头部稍大一点的棍棒出现在旧石器时代的水坑边,那么本土团队自然会做出回应,获得更大的棍棒,以防万一。很快,我们就看到了一个充斥着绒毛膜癌、有毒果蝇精液以及军费开支买600美元的马桶座的“ umpteen times”的世界。就像在许多其他冲突领域一样,提高比降低更容易。

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章