性的進化長期以來使生物學家感到困惑。它似乎是浪費時間和精力，還會打破有利的基因組成。那么為什么還要有性的進化呢？關于這個問題有大量理論解釋，但分辨這些理論所需的數據卻很缺乏，因為難以設計能將不想要的變量排除在外的實驗�，F在，利用一種用基因工程方法獲得的、只包括性繁殖基本內容的無性酵母菌種，可 將外來因素排除掉。更為重要的是，利用這種酵母菌種所進行的試驗，有望解釋出“人類為何需要性的進化”。這一研究成果發(fā)表在2005年3月31日的英國《自然》雜志上。 　　

　　首次實驗證實性行為有益于進化

　　最初在地球上，所有的生物都是進行無性繁殖的。為什么后來在生物界會發(fā)展出有性繁殖的方式？有性繁殖優(yōu)于無性繁殖嗎？至今生物學界尚無確切的答案。

　　從進化的角度看，性對于生物體本身似乎并不是一件什么好事。對于雄性來說，它們要花費大量的時間和精力去尋找和討好配偶，或為求偶而戰(zhàn)，弄得傷痕累累乃至有生命危險。對于雌性來說，有性繁殖的結果使它們的基因只能有一半傳給下一代，而來自雄性的另一半未必就很優(yōu)秀。因此科學家一直納悶，生物為何要費勁從事性活動呢？

　　19世紀，德國生物學家奧古斯特·魏斯曼(August Weismann)曾提出，有性繁殖有助于加快自然選擇進程，方法是允許好的基因更快地在群體中傳播，同時讓壞基因更快消失。因此，性對物種有利，所以值得努力去做。

　　盡管魏斯曼的學說被普遍接受，但是由于比較同樣條件下的有性繁殖和無性繁殖的效率難以在實驗室中進行，因此這一理論一直缺乏有效的檢驗。2005年3月31日，著名的英國《自然》雜志發(fā)表的一項新的研究成果，為解開作為一種繁殖策略的性的演化之謎帶來了希望。

　　基因改造后的酵母擔當實驗重任

　　這項研究的負責人是新西蘭奧克蘭大學生物學院的馬修·戈達德教授。他與英國帝國理工學院的同行們合作，成功地利用基因改造后的酵母進行了這項實驗。

　　酵母菌是一種單細胞生物，它的繁殖方式有無性繁殖和有性繁殖兩種。在營養(yǎng)條件充足的情況下，酵母菌會采取無性繁殖的方式；在營養(yǎng)缺乏的情況下，它則采取有性繁殖的方式。戈達德小組的科學家們利用基因修飾技術對酵母細胞進行改造，培養(yǎng)出了一種喪失有性繁殖能力只能進行無性繁殖的酵母菌。

　　實驗發(fā)現，在生存壓力不大的環(huán)境中，普通酵母和改造后的酵母生長速度相同。但如果提高溫度、向培養(yǎng)基中加鹽，使生存環(huán)境變得惡劣起來，有性繁殖的酵母就比無性繁殖的那些生長得更快。

　　研究者認為，有性繁殖酵母會更快地重組基因，產生新變異，幫助生物更快地適應新的環(huán)境。正如研究者在論文中所說：“這一實驗結果證實，魏斯曼提出的有性繁殖有助于加快自然選擇進程的古老理論是正確的。” 　　

　　性使得一個物種比無性的物種更快地適應新的環(huán)境

　　有性繁殖讓自然選擇更加有效，因為它增加了遺傳變異。進化生物學家一直試圖找到一個簡單扼要的解釋：為何在適者生存這一點上，性能夠發(fā)揮作用。戈達德小組使用酵母菌這種單細胞生物來驗證這個結論———性使得一個物種比無性的物種更快地適應新的環(huán)境。

　　這是首次實驗證實性行為有益于進化，專家們給予高度評價。加拿大英屬哥倫比亞大學的進化生物學家莎拉·奧托說：“性的進化長期以來使生物學家感到困惑，它似乎是浪費時間和精力，還會打破有利的基因組成。那么為什么還要有性的進化呢？”

　　“關于這個問題有大量理論解釋，但分辨這些理論所需的數據卻很缺乏，因為難以設計能將不想要的變量排除在外的實驗�，F在，利用一種用基因工程方法獲得的、只包括性繁殖基本內容的無性酵母菌種，可將外來因素排除掉。這項新研究中的實驗技巧是非常了不起的一個進步。我認為這可能為檢驗性進化的實驗建立新的黃金標準。”

　　荷蘭瓦赫寧恩大學的遺傳學教授胡克斯特拉在《自然》雜志上發(fā)表的相關評論中說，“這個實驗提供了一個清晰而無歧義的證據：性導致了快速適應全新的環(huán)境……這種猜測雖然存在了很長一段時間。但是現在，它有了實驗的支持�！�

　　當然，酵母的研究也存在著一些缺陷。例如，酵母沒有雄性和雌性之分。同樣，盡管該實驗顯示了有性繁殖比無性繁殖的適應性要更快，但是實驗沒有涵蓋為何要更快。

　　正如胡克斯特拉所說：“我們離有性繁殖為何如此普遍這個問題的肯定答案仍然很遠�！�

　　有性繁殖中的變異，讓人類出現新的研究或許能夠證實性對于適者生存上所發(fā)揮的作用。但性的起源仍然是生物學中最大的謎團之一�？茖W家無法確切地說出是什么導致了性的出現。在性出現之前，生物通過無性繁殖也能夠很好地生存繁衍，并不需要其它同類的幫助。這樣的現象在今天的植物界當中仍然常見，而且類似海綿和海葵以及扁形蟲等低等動物也是無性繁殖。生物學家們常說，性原本不應該發(fā)生。

　　不過，兩種繁殖方式間的差異是很明顯的：無性繁殖是傳宗接代的一種便利和有效的手段，它的好處是明顯的：無性繁殖不需要在其它個體的幫助下完成，繁殖能夠從實質上得到保證；當一種有用的特性形成之后，它不會很快被進化的過程所稀釋；后代會跟母體一模一樣。而有性繁殖使新生命形成時，產生與父、母雙方均不相同的基因組合。 　　

　　因此，雖然有性繁殖的DNA復制效率僅為無性繁殖的一半，但由于每個新生命都獲得了獨一無二的基因組合（同卵多胞胎是例外），可使族群中的基因變異性增加。也就是說，有性繁殖的主要特色是產生變異，這有助于進化速度的加快。

　　也幸虧如此，人類才得以出現。因為無性繁殖提供的是一種步伐緩慢的進化方式，全然依賴于偶然的變異來達到改變的目的，它會限制種群適應惡劣的環(huán)境變化的能力。這就像是一趟進化的“慢車”，可能永遠也不會達到產生人類這一站。

　　所以，如果從生物的角度考慮，無性繁殖會降低人種的基因變異性，從而降低人種對環(huán)境的整體適應力，這當然是一種無法承擔的后果。

　　反對派：有性繁殖的作用不是加快進化，恰恰是減慢進化

　　在科學界，并不是所有的人都認同“性行為有益于加速生物進化”的觀點，并且針鋒相對地唱起反調。

　　比較有代表性的反派觀點認為，進化是高度近視、毫無遠見的機制，會毫不客氣地淘汰掉將來可能有利但現在有害的基因。而有性繁殖的作用恰恰會保護這些暫時“壞”的基因，以備不時之需。這些“壞”基因是以隱性遺傳的方式被保存的，假定這種基因在種群中的頻度為千分之一，那么在有性繁殖中被表達的可能性就是百萬分之一，很難被淘汰掉。

　　由此可知，有性繁殖的作用不是加快進化，恰恰是減慢進化。

責任編輯 原霞