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雌与雄生命的谜中之谜

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在不久前北京举行的世界地质大会早期生命起源研讨会上,北京大学生物系教授张昀宣讲了一份论文,公布了他的一项研究成果:他在距今6亿2千万年前的磷矿岩中找到了生命最早出现性别分化的痕迹。换句话说,生命至少是在6亿多年前就开始有了雌雄之别了。

6亿多年前“寒武纪生命大爆炸”还没有出现,地球上的生命只不过是一些肉眼根本看不清、只有在显微镜下才能分辨的微生物。地球上最早的生命出现在35亿年前,在漫漫的地球早期演化史中,有很多亿年,生命只是一些单细胞,多少年不变。大概到了18、19亿年前,地球的大气中开始出现了氧气,这时除了有原始的原核细胞,又开始进化出了真核细胞,这是一种需氧代谢的细胞,比原核细胞复杂得多了,它具备了出现多细胞生物和雌雄分化的可能。

张教授是将磷矿岩中的多细胞化石与某些现代红藻的有性生殖结构加以比较得出结论的。以我们这些外行人的眼光来看,原核细胞也好,真核细胞也好,不过是些针尖大的小点点,似乎没什么区别。但是对于生命进化来说,那是一次了不起的革命。因为原核细胞的繁殖是靠自身的分裂,一变二,二变四,四变十六……而真核细胞出现了有性繁殖,繁殖率大大提高,一对细胞一次甚至可以繁殖出成千上万的后代。有性繁殖的另一大特点是使得物种遗传的变异量大大增加。举例来说,如果原核细胞在遗传时有10个位点上发生突变,那么它就会出现10加1共11种变异;而有性繁殖时如果有10个位点上出现突变,它就会有3的10次方这么多的变异,大概是5千多种。有性繁殖大量繁殖后代,比如一条鱼会生几十万几百万个鱼籽,但只有不足百分之一的活下来,剩下的都成了其它生物的食物,这就造成了生物食物链的形成;而遗传变异量的大大增加,则为我们这个星球带来了如此煌煌大观的万千生物世界。张教授说,所以,我推断有性繁殖的出现应该是后来的“寒武纪生命大爆炸”高等动植物突然大量出现的一个诱因。

生命自从有了雌雄分化,就有了它的大量繁殖,就有了它的种类爆炸,它的进化步伐大大加速。后来过了很久很久,才有了男人女人间的爱情,有了父母之爱和亲子之情,有了由此产生的古今中外的灿烂文化……当6亿多年前的小小细胞在进行自己的化分化合时,它们怎么会想到将来会有这样了不起的结果?

我问张教授:原始的细胞为什么要出现雌雄变化呢?是什么在推动这种变化出现?

张教授说:你问得很关键,这就是一个谜。因为对于细胞个体来说,出现雌雄变化,进行有性繁殖,是要付出很大的代价的。生物在进行有性繁殖前,必要先生出雄性或雌性的单细胞,由这两种细胞进行。这时候,细胞对环境的适应值就要下降50%。相比原核细胞的无性繁殖(它光是自己分裂就行了),有性繁殖是件非常麻烦的事。但是,生命的进化还是不可逆转地朝着这个方向走过来了。这是为什么呢?动力是什么?这是当前许多科学家都在热心探讨的问题。或许我觉得可以这样解释:前面我们说过有性繁殖对于整个种群的种种好处,所以,尽管对于生物个体有性繁殖是件有代价的事,但它却对整个种群有好处。

性别之谜只是生命之谜中的一个,生命之谜还有很多很多。比如:生命与非生命的界限究竟是什么?地球上的生命是从哪来的?会是从外星来的吗?地球之外还有生命存在吗?如果生命就是从地球本身产生的,这个从化学到生物的过程是怎样的?生物在地球上曾有几次大的毁灭,什么原因?为什么今天又是这些种类活在了地球上?人类进化到今天,将来还会发展成什么样……

我们永远不停地问,不停地找,不停地顿悟,又不停地发出新的疑问。