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染色体|性别真的只有两种吗？( 三 )


一些单细胞生物和非常简单的多细胞生物演化出了所谓的“交配型”（mating type ， 又称接合型） 。 这种配子在大小和结构上是相同的 ， 但是每个配子的基因组中都包含有遗传标记 ， 这些标记会影响它能与哪些配子结合 。 通常 ， 具有相同基因标记的配子不能彼此结合 。 一些物种有成百上千种这样的“交配型” ， 而报纸在报道这一现象的研究时会使用诸如“科学家发现物种有数百种性别！”这样的标题 。 实际上 ， 生物学家只是将这些配子正式地称为“交配型” ， 并将“性别”一词留给具有不同大小和结构的配子 。
为什么要区分这两种现象呢？一个原因是异配生殖的演化 ， 即配子在大小和结构上的不同 ， 可以解释后来性染色体、性相关生理特征等的演化 。 而交配型的存在并没有对演化产生这些戏剧性的连锁反应 。
另一个原因是 ， 研究者认为异配生殖和交配型是通过不同过程演化而来的 。 有一种理论认为 ， 当交配型的基因组标记以某种方式与控制配子大小的基因联系在一起 ， 或者以某种方式发生突变从而影响配子大小时 ， 就会出现异配生殖现象 。 之后 ， 这些配子的大小差异就导致了性别的演化 。
性的演化似乎与多细胞密切相关 ， 因此在寻找交配型到异配生殖的转变证据时 ， 最合适的切入点便是单细胞与多细胞边界上的生物体 ， 比如藻类 。 有些藻类可以作为单细胞生物存在 ， 但有时也能作为细胞集群 。 事实上 ， 有些藻类的配子是不对称的 ， 这就使交配型和性别之间的区别变得模糊 。 关于性是如何演化的 ， 以及它是如何在不同物种间演化的 ， 科学家目前还知之甚少 。 但关键在于 ， 性别与交配型是非常不同的现象 ， 有着不同的原因和结果 。
配子的策略
性别在某些物种中演化 ， 而没有在其他物种中演化的事实 ， 可以让我们更理解生物学家是如何看待性别的 。 许多文化将两性之间的差异视为一种很基本的东西 ， 并将其他自然现象 ， 如太阳和月亮 ， 标记为男性或女性 。 但对生物学家来说 ， 雄性和雌性之间的区分并不像光合作用或温血动物那样基本或普遍 。 有些物种演化出了这些东西 ， 有些则没有；这些特征之所以存在 ， 仅仅因为它们在演化竞争中所需的局部优势 。
那么 ， 为什么有些物种会进化出两种不同的性别呢？要回答这个问题 ， 我们需要忘记那些拥有复杂性器官和交配行为的生物 ， 因为这些都是更晚才演化出来的 。 相反 ， 我们要考虑的是这样一种生物体：它能将配子释放到海洋中 ， 就像珊瑚；或者空气中 ， 比如真菌孢子 。
接下来 ， 再思考一下任何配子要进行有性繁殖都必须达到的两个目标：第一个目标是找到另一个配子并与之重组；第二个目标则是产生一个拥有足够生存资源的新个体 。 因此 ， 一个被广泛接受的观点是 ， 性别的演化反映了这两个目标之间的权衡 。 因为任何生物体都没有无限的资源 ， 生物体要么能够产生许多小配子 ， 使其中一些更有可能找到伴侣；要么产生更少但更大的配子 ， 使最终个体更有可能获得生存和壮大所需 。
自20世纪70年代以来 ， 这一观点就被用于模拟异配生殖物种如何从只有一种配子的物种演化而来 。 随着突变带来配子大小的差异 ， 两个获胜策略出现了 。 一个是产生大量的小配子——由于太小 ， 除非它们与更大的、营养充足的配子重新结合 ， 否则无法产生可存活的后代 。 另一个成功的策略是产生一些大的、资源充足的配子 ， 这些配子能够产生可存活的后代 ， 无论最终与之合并的重组有机体有多小 。
折中的方案 ， 例如产生数量适中、营养充足的配子 ， 效果并不好 。 试图走“中间路线”的生物体最终会发现 ， 它们的配子比小型配子更难找到伴侣 ， 而与较大的配子相比 ， 其资源又更有可能不足 。 当这两种成功的互补策略演化后 ， 新的演化压力使配子之间的差异更加明显 。 例如 ， 小配子变得更活跃 ， 或者较大且不活跃的配子演化出向活跃配子发送信号的能力 ， 这些都有利于它们的结合 。


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