爲什麼動物要雌雄交配才能夠產生後代,同性又爲啥不能生育後代?

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在我們的印象中,動物都需要雌雄交配才能生育後代,自然界中極少有能單性完成生殖的動物。

所以,同性爲什麼無法生育後代呢?

孤雌生殖

其實這種只有一個性別就能生殖的行爲,在生物學上叫做“孤雌生殖”。既然有這個概念,那麼就說明自然界中是存在這種現象的。

(自然界中存在單性生殖的情況)

“孤雌生殖”在動物中很少見,但是植物中卻很常見。

那些能夠完成自花授粉的植物,也就是一株植物上一朵花的雄蕊對自己的雌蕊進行授粉,就符合生物學上的“孤雌生殖”概念。

同時自然界中動物無法“孤雌生殖”也不是絕對的,自然界中其實有不少動物能進行“孤雌生殖”。

比如說新墨西哥鞭尾蜥、鉤盲蛇、蚜蟲等動物。

(能孤雌生殖的新墨西哥鞭尾蜥)

動物“孤雌生殖”的機制,有些像克隆。

大家都知道需要不同性別才能繁殖的動物,都需要一個卵子和一個精子形成受精卵,才能發育成下一代。

在這個過程中,卵子攜帶了雌性一半的基因,精子攜帶了雄性一半的基因。這種只攜帶原體一半基因的生殖細胞,被稱爲“單倍體細胞”。

而二者結合形成的受精卵,攜帶了雌性和雄性各自一半的基因,就形成了“二倍體細胞”。

(受精卵概念圖)

能“孤雌生殖”的動物,其卵子直接就是一個“二倍體細胞”。

即這個卵子不是隻攜帶了原體一半的基因,而是攜帶了原體幾乎全部的基因。卵子基因少部分和原體基因的不同,主要來源於卵子形成過程中的基因變異。

這種直接就是“二倍體細胞”的卵子,就能在不和精子結合的情況下自行分裂,然後形成胚胎,從而讓這種動物完成“孤雌生殖”。

(孤雌生殖的動物有很多)

自然界中能夠進行“孤雌生殖”的動物雖然少但並不是沒有,甚至其中包含一些人類看來的“高等動物”。比如說以黑鰭鯊、豹紋鯊爲首的部分鯊魚。

總體來說,自然界中動物主要還是以雙性生殖爲主,少數動物能“孤雌生殖”

在植物界中,“孤雌生殖”則顯得更加常見。而在微生物界,連性別的概念都沒有了,基本全是“孤雌生殖”。

(微生物基本全是孤雌生殖)

動物如何選擇自己的生殖方式

之所以出現這樣的情況,核心原因是“自然選擇”。

不管是需要一公一母才能產下後代也好,“孤雌生殖”也罷,只要能保證自己這個物種延續下去,那就是好的生殖方式。

(能將物種更好的延續下去就是好的生殖方式)

需要不同性別才能生殖,優勢在於基因交換度高,能儘可能保證下一代不存在顯性的基因缺陷。

這其中的重點在於“基因交換”,不同個體的基因不一樣,採用二者一半基因的精子、卵子形成的受精卵,在基因複雜程度上會更高。

對於這一點,在自然界中其實有不少反例。

比如說人類社會中有不少近親結婚的現象,最典型的就是人類各國曆史上的皇室。

(近親結婚是各國皇室的普遍現象)

像日本的天皇家族,歷史上哥哥娶親生姐姐、妹妹的現象非常普遍,甚至娶自己親生母親、孫女的情況也不是沒有。

這就導致了日本天皇家族的個體極易夭折,即使能長大也是很容易出現殘疾、智力障礙等現象。

像日本近代的明治天皇天生瘸腿,裕仁天皇天生脊柱彎曲。

現在日本天皇的第一順位繼承人秋筱宮悠仁親王,更是疑似有智力障礙,能在高中滿分1000分的考試中考取20分的成績。

(日本天皇第一順位繼承人秋筱宮悠仁親王)

由此可以看出,動物如果用相似的基因產生下一代,那麼下一代有生理缺陷的概率極高,那自然很難存活。

“孤雌生殖”的動物在基因表達上已經接近克隆了,其生殖後下一代有生理缺陷的可能性更高。所以自然界中的動物還是以雙性繁殖爲主。

植物“孤雌生殖”很普遍,是因爲植物要進行“交配”很困難。

(植物的繁殖是被動的)

畢竟植物不能動,只能靠風或昆蟲來幫助自己授粉。那要是植物生長的地方風和昆蟲很少,自己豈不是無法繁殖了?

因爲繁殖上的困難,植物也就普遍的採用了“孤雌生殖”。

在微生物層面,微生物繁殖速度太快了,可以靠數量“暴力迭代”。

(微生物靠數量實現基因的高速分化)

即使微生物每次分裂只產生1%的基因變異,那它分裂個幾萬代,也能把自己的基因換一大半了,自然不用擔心後代有基因缺陷的問題。

生物的性別

此外說到雙性生殖,自然界中可不單單隻存在公、母兩種性別。

自然界中存在不少多性別生物,通常是一個種羣存在雄性、雌性、雌雄同體這三種性別。

當然最特殊的當屬鴨嘴獸,這種動物有5條X染色體和5條Y染色體,理論上能組合出25種不同的性別。

不過在現實中,正常的鴨嘴獸只有兩種性別,分別是雌性(XXXXXXXXXY)和雄性(XYXYXYXYXY)。

(鴨嘴獸理論上有25種性別)

另外在人類社會上其實也存在一些比較特殊的性別。

正常的人類男性,其基因是由一個X染色體和一個Y染色體組成的,女性則是兩個X染色體

但是人類社會中存在具有三條染色體的個體,這些個體通常有三條X染色體(X三體女性綜合徵),或有兩條Y染色體和一條X染色體(超雄體綜合徵)。

當然,人類這種有特殊數量染色體的個體是意外,正常情況下人類的基因表達還是隻有兩種性別的,這也是動物界中的普遍情況。

動物之所以基本只有兩種性別,核心原因是爲了保持種羣的穩定。

試問一下,大家會將香蕉看成是自己的同類嗎?

顯然正常人都不會,即使香蕉和人類在基因上相似度超過了60%,且我們在數十億年前有共同的祖先。

如果動物的性別太多,就會在短時間內讓種羣出現高度的基因分化,然後出現生殖隔離的情況,就像人和香蕉這樣。這對種羣繁殖是極爲不利的

(性別太多會快速出現高度的基因分化)

所以在大自然漫長的演化中,形成了現在動物基本只有兩種性別的情況。

信息來源:

【1】上觀新聞·《只有雌性也能繁殖!我國科學家首次破譯鉤盲蛇基因組》

【2】和訊網·《“童貞生殖”這種獨特的無性生殖形式真的存在嗎?》

【3】央廣網·《華大等機構揭示鴨嘴獸多條性染色體和卵生之謎》

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