两性繁殖是通过结合两个生物体的遗传物质来创造新的生物体的过程,它是真核细胞出现后的早期进化创新。大多数真核生物两性繁殖的事实是其进化成功的证据。对许多动物来说,两性繁殖是其唯一的繁殖方式。两性繁殖子代的遗传多样性有利于提高物种在不可预测的或不断变化的环境中的生存能力。两性繁殖还可能通过释放配子维持无性繁殖,进而促进种群增长。不同的动植物在不同的生境下对繁殖方式的倾向各不相同。两性繁殖不可避免的受客观条件和繁殖成本的控制,但两性繁殖在一定程度上优于无性繁殖。
关键词:两性繁殖;无性繁殖;繁殖策略;自然选择
在两性生殖过程中,当不同的父本与母本组合他们独特的基因组时,不同的突变不断从一代重新洗牌到下一代;这导致遗传多样性的增加。
1. 两性繁殖的优点
1.1两性繁殖增强了物种子代适应自然选择的能力
两性生殖过程中主要有两个过程:减数分裂,以及受精。前者涉及染色体数量减半,后者涉及两个配子的融合和原始染色体数量的恢复。在此过程中,不同的父本与母本组合其独特的基因组,并且基因通过减数分裂过程混合成不同的组合。这些随机组合的基因可能对物种有利,也可能对物种不利,但其遗传上的多样性增强了物种的试错能力,至少会提高少数个体在残酷的自然选择中的存活率,长远来看有利于物种的延续。
以真菌为例,与无性繁殖产生的孢子相比,真菌通过有性循环产生的孢子会具有更复杂的细胞结构和更厚的细胞壁,进而使真菌表现出更强的适应恶劣生存环境的能力。
1.2两性繁殖在特定环境条件下具有优势
显而易见的是,两性繁殖会受到环境条件的限制。但是对与高山植物来说在极端条件下两性繁殖会比无性繁殖更具有生存意义。在极端条件下,植物的无性繁殖能以较低的成本扩大种群规模,但这势必会降低种群的遗传多样性,进而不利于物种适应多变的自然环境。
以珠芽蓼为例,当其生长在环境恶劣的高山流石滩生境中时,它会将自身的资源分配向繁殖器官倾斜。这说明在高山植物中繁殖优先,且两性繁殖比无性繁殖更具有生存意义。
对于浮游生物来说,两性繁殖也是保障种族延续的有效手段之一。以海月水母为例,长时间的光照,匮乏的食物资源以及机械损伤都不利于海月水母的生存。于是海月水母为适应不良环境会加快其性腺的发育,然后进行两性生殖,从此由营浮游生活的水母体世代转变为营固着生活的蜡状体世代,完成世代交替,保障种族延续。
1.3两性繁殖促进种群增长