資料來源：北京青年報

2000年10月10日

性繁殖，曾經既方便又強大──無須伴侶無須心跳加劇，但一顆彗星 引發了基因突變 人類性起源之謎：天外所賜？ 長久以來，人們已經把很多事情與彗星和小行星聯系起來，其中包括 改變地球形狀、引起生命的起源、消滅恐龍等，以至可能改變人類的 進化歷程。 但是性還未在此列。 自第一個有機體誕生之后大約10億年之后，性的起源仍然是生物學上 最大的謎團。科學家們說不清我們為什么會有性行為，也解釋不了是 什么東西引發了陸地上最早的調情舉動。在性出現之前，生命通過無 性生殖──也就是無須伴侶的幫助來復制后代似乎也進行得順順當當 的。 天外所賜的猜想 如今，由加利福尼亞技校和美國航空航天局的噴射推進實驗室聯合進 行的一項實驗，已經開始采用數字化的有機物來模擬性產生之前的生 命行為，并由此為世界上最早的求愛舉動提出了一種可能的模式。 親密行為從來沒有像現在這樣備受重視。 研究表明，彗星或小行星的碰撞，有可能對無性的生物體產生了沖擊 ，造成了一批基因的突變，并把它們送上了有性繁殖之路。在此過程 中，大劑量的輻射也可能成了畫龍點睛之筆。 盡管這些因素對生物突變的促進作用在很大程度上還屬于推測范圍， 兩位研究者克勞斯﹒威爾克和克里斯﹒阿達米卻于近日宣布，他們已 經確信找到了一種可能的方法，它使生物體在混沌的環境下管理變異 ，因勢利導，并最終打開性解放之門。 阿達米認為，管理變異的關鍵，在于當環境惡化時，一個生物群能夠 適應一些基因的突變，而同時又能夠確保許多突變能夠自我毀滅。“ 突變能夠并且仍然在發生著，”他說道，“但是它們只能讓生物體死 去，而并不影響未來的發展。” 性出現之前 生物學家們常說，性其實根本就不該出現。 盡管這種情愛表達的最高形式存在的時間比我們任何人所記憶的都要 長久，但是它并不是一直就有的。在早期的地球上，所有的生物都靠 著無性生殖來繁殖。 任何園丁都熟悉無性繁殖是如何進行的。長匍莖就能夠制造好几個克 隆體(更不用說毀掉好端端一片草坪了)。土豆拋出一只芽眼來生成另 一只土豆。鱗莖可以分裂繁殖。仙人掌在這方面毫無創意可言，它們 只是讓自己身體的一部分掉落到地上，然后指望最好的結果，但是即 便這樣也有辦法繁殖后代。 有些動物也能無性生殖。海綿體和海葵通過芽來產生后代。扁形虫如 果被切成兩段，會在被切下的一段上長出一個新頭，而在另一端上長 出一個新尾巴來。 這些傳宗接代的方法既方便又強大。別的不說，它不需要伴侶──根 本無須為此以牛角相碰，無須心跳的加劇，也無須深夜在酒吧的徜徉 。繁殖几乎是打了包票的。同時，當有益的進化特性出現時，它們也 不會很快被沖淡。你的后代和你是一模一樣的，是准確的克隆體。 相比之下，性讓每一對基因都與無數的變異相組合，而這一過程按照 阿達米的話說就是能夠將好的東西沖掉而積累壞的東西。這只要問一 問任何不爭氣孩子的成功父母就會得到印証。 性的時代 盡管無性生殖有著那么多的優點，在進化道路的某一點上，性還是變 得一發而不可收。 我們還真要感謝這一變化，因為人類的存在就要歸功于最早的基因融 合。無性生殖所造就的進化過程實在太單調乏味了，因為它單單只依 靠偶然的突變來造成變化。這台進化的慢速列車可能永遠也行駛不到 產生人類那一站。同時無性生殖也使一個生物群抵抗嚴酷的環境變化 的能力受到了局限。 相比之下，性讓植物和動物進化迅速，因為基因得到混合，更強的得 以生存。 不過正如許多父母都知道的，性對于生孩子來說是非常低效率的。從 生物學角度來講，男人在長達九個多月的時間里一點有益于生殖的事 情都不做，而女人卻要做所有的事情。 那么從進化的意義上來說，為什么性會變得那么受歡迎？更准確來說 ，為什么會有無性生物開始不嫌麻煩地來嘗試性行為呢？ 我們都是突變的結果 科學家們很久以前就知道，突變能夠改寫一個生物體的遺傳密碼。有 些突變可能會是好的，它們能夠幫助一個種類興旺成長而讓其他的種 類衰亡。但是這種作用有時會變得很致命。由于性需要父母雙方的參 與，就有兩倍數量的突變足以有可能將遺傳的劇本弄得糟糕不堪。 威爾克和阿達米創造出不同的兩個簡單的計算機化的生命形式，它們 “和細菌具有許多共同的特性”，然后它們被放在受到壓力、突變機 會很高的環境之中。通過研究這些數字化的動物，他們得以在很短的 時間里飛速跨越了多代的生命。他們發現了一個天然的抑制器，它可 以控制一個無性細菌群能夠管理的變異數量。這個天然的抑制器可以 被認為是一個保護定律。這條定律說的是，一個能夠適應几個突變的 有害影響的生物群不可能接受大量的突變。當突變超過了一個關鍵極 限之后，它的積累就使遺傳密碼變得雜亂無章，生物體就會死去。 這條定律反過來還指出，一個能夠接受許多突變的生物群會在最初的 一個突變面前非常脆弱。實際上(如今)還是有這樣的生物體的，阿達 米說，在這樣的生物群當中性可能根本就不會出現。它們的后代將會 變得非常脆弱，從而根本無法承受來自兩個生物體內、被寫入它們的 遺傳密碼中的大量突變。 性的誕生 想象一下，在很久以前的一些簡單生物體，恰好以松散和未經整理的 狀態共享著遺傳信息。在今天，這樣的共享仍在繼續進行，但不會通 向繁殖。 如果這樣的生物體群落突然面臨著一個引起高突變率的壓力，它就會 在几代生命的過程中發展出控制几個突變的能力來。但是根據新的定 律，無數個突變將是無法容忍的。 阿達米告訴我們：其結果就是，壞的變異將被清除出群體以外。 當多個突變變得無法容忍時，壞的突變就不會再積累了，因為每個接 踵而來的壞的突變將會對已經變得虛弱的生物體產生更加致命的影響 。但是，有些有用的突變在這些情況下并不傷害一個群體。 換句話說：“當多個突變無法忍受時，壞的突變就無法再積累了，而 好的突變仍然能。” 這就可能為生物體享受性帶來的好處鋪平了道路。 理論上一扇通往性的自由的大門就此敞開了，如果有一對達到足夠突 變的生物體能夠邁進這扇大門，它們剛剛具有的通過性行為來共享有 益突變的能力，就會讓它們在充滿壓力的環境下，比它們那些無性的 堂兄弟姊妹們更加具有進化上的優勢。 “你可以想象出一條由雜亂無章的遺傳物質交換通向完全秩序井然的 遺傳物質重新組合的路徑。”阿達米談到性的誕生時給予了這樣的評 價。 由此看來，任何數量和規模的災難都有可能加劇了環境的變化并使生 物體的突變激增，阿達米解釋道，來自一個天體的沖擊可能在數百萬 年之內改變了地球的大氣，讓我們的行星暴露在大量的輻射之下。還 有一個可能的突變源就是頻繁的火山活動。 但是阿達米也強調，這些因素并非自己研究的一部分，而且它們是否 起作用還在很大程度上屬于推測。 缺憾：并非活的生物體 在維克福雷斯特大學研究進化遺傳學的克里夫德﹒W﹒澤依爾認為阿 達米所進行的研究工作是新奇而有趣的，但是他又進一步提醒人們： “關于壓力實際作用于活的生物體，或者它們有可能產生使生物體選 擇性行為的效果，這些觀點的提出都是基于對數字化生物體的研究而 不是從任何歷史証據得出的，因此我認為其中的推測成分很大。”澤 依爾說道。 阿達米堅信計算機實驗所得出的是一幅准確的圖畫，他還認為，如果 能夠在真的生物體上進行一次這樣的實驗(這樣的實驗實際上無法進 行，因為所花的時間太長了)，得出的結果將會是類似的。 “數字化的生物體實際上活在電腦的記憶中，因此我們所做的就是把 實驗設置好，然后進行觀察。”他介紹道。同時他還補充說，有些生 物學家對任何在數字化生物體上所進行的研究都持懷疑態度，但是他 覺得“沒有任何理由”認為這些發現不能應用于現實生活中。 不論如何，阿達米的研究已經為我們揭開性起源的秘密敞開了大門， 這扇門后面還有很多的東西有待我們去探索。(洪峰笑)