首页 >> 生物 >> 文章

在第一部分贴出之后,可敬的松鼠之友灰卡君表示,既然恋爱似乎可以还原为人脑化学层面的种种变化(去年的七夕专题就有大量相关内容),那么性的存在也许就可以直接在化学、分子和神经的角度上得到解释。

这样的解释当然是不错的,但是这只能算一个“近因解释”(Proximate explanation),而不是“终极解释”(Ultimate explanation);它能解释出我们作为个体为何会有想要出双入对的冲动,但却不能告诉我们,这种冲动倾向一开始是怎么在我们这个物种里扎根的。而演化生物学喜爱的却正是这些刨根问底的解释,所以要问终极解释,咱还是得从性的实在好处入手分析——毕竟作为一个生物学个体,过得再舒服,要是不能有效地留下后代的话,还是要被淘汰的。

第一个探究性的生物学好处的人,唉,依然是万年老妖达尔文同学……这家伙几乎把演化生物学的重大问题踩了个遍,搞得我们直到今天还不得不常常拿他老人家的名字指代演化生物学理论。在达尔文看来,性的好处在于杂种优势,或者最起码说可以防止近亲结婚的遗传病。证据?看看杯具的哈布斯堡王朝,16世纪还叱咤风云,结果几百年近亲结婚下来,到了18世纪就基本上只剩下一群疯子加白痴了(可是,谁能告诉我为什么达尔文自己却娶了自己的表妹……)。顺便一说,达尔文的表兄弟高尔文正是近代优生学的创始者,正式研究近亲结婚危害的第一人。

哈布斯堡家族树的一部分,这里是哈布斯堡在西班牙的最后一任国王,Charles II的祖先溯源。一眼就能看出来,这近亲结婚已经严重到了发指的地步,而查理也不负众望成了历史上心智最不健全的国王之一。要知道那时的西班牙王国不但包括本土,还包括大半的意大利、比利时以及广阔的海外殖民帝国啊。这么大的王国交给这么个白痴也是没有办法,因为他的兄弟姐妹一大半都流产掉了,好不容易有个从小体弱的兄长也在四岁时死掉了,矬子里拔高个,活下来就是胜利……什么相貌啦智力啦心理健康啦在他身上都是真真切切的浮云。

这个解释其实挺值得表扬的,因为它专注的是个体层面的当下好处,至于为什么这事值得表扬,下次再说。可惜,这解释本身没到点子上——这主要得怪达尔文没看过孟德尔的文章,不懂遗传学。(我时常想,假如达尔文看了孟德尔的文章,也许我现在已经失业了……)杂种优势的基本原理是,当两个功能类似的等位基因共存时,好的基因通常会掩盖坏的基因,而近亲结婚更容易遇上两个差不多的基因,两个好的在一起没区别,两个坏的在一起就遭殃了。然而,这其实应该是近亲交配的劣势,而算不上性的好处。实际上,只要有两套染色体,保证每个基因都有两份,那么不管你是无性还是有性,都能达成优势互补的效果。

时光流逝,到了20世纪,达尔文的重要继承者,德国人魏斯曼同学(就是那个通过切老鼠尾巴来批判用进废退的家伙)看到达尔文的解释,有点不爽了。魏斯曼说,这不显而易见嘛,性能加快整个群体的进化啊!通过重组增加了整个群体的多样性,从而为自然选择提供了大量宝贵素材,长此以往,有性的群体肯定要比无性的群体演化得快一些,从而占得优势。听起来多合理啊!于是这个观点迅速成为了普遍共识。

如果你今天去问学生物但是不是演化生物学方向的人,十个还是有九个会给你类似的宽泛回答,比如“极大地增强了后代的多样性,极大地提高了优势基因组合在一起的可能性,所以生存几率显著提高”,等等。不过需要注意的是,虽然性从长远角度来看确实增加了整个群体的多样性,可是短期内对于行有性生殖的个体自己却没有什么好处:个体希望自己的所有后代的总存活和繁殖力越大越好,可是性组合出来的后代基因组是随机的,产生好组合和把原来的好组合打乱的可能性都有,不具体问题具体分析的话,很难说后代的总生存几率如何。所以魏斯曼非常谨慎地只讨论群体层面,而回避开个体;接下来的几个人也是如此。在当时看来,这条路并没有任何问题。

魏斯曼虽然提出了性带来的多样性会加速演化,可是他没有仔细分析过到底怎么个加速法。也许在他看来这是显而易见不用解释的,但是很多看上去显然的东西实际上不那么显然。比方说,还是这个重组的问题:你提供了好组合作为素材的同时也在把好组合打乱,利弊权衡究竟结果怎样?何况性毕竟只能重组产生新组合,而真正的新基因还是得靠突变嘛。因此20世纪三十年代,伟大的遗传学家费希尔——也是数量遗传学的重要大师——藉助数学手段引入了突变的问题,发现考虑到突变之后,性的优势就非常明显了:性的洗牌虽然看似混乱,却能快速地把所有好的新突变都集中到一起;而无性生殖则要慢得多。

什么道理呢?费希尔说,设想一下一个全是无性生殖的种群里,出现了两个优秀的新突变A和B。这两个突变会同时发生在一个个体身上吗?这种事情像挨雷劈一样,一个人两次的概率太小了,更大的可能是发生在甲和乙两个不同的个体上。这时,整个种群就遭遇了鱼与熊掌不可得兼的窘境:如果你是甲的后代,那就只拥有A突变,是乙的后代就只有B。要想让新突变扩展到整个群体从而固定下来,那只有双方对拼直到一方被淘汰。想同时拥有A和B?对不起,那只有等甲的子子孙孙中再运气好碰上一个B突变,或者反过来。可是,假如这是一个有性生殖的群体,那只需甲和乙一交配(或者起码是它们的子女交配),一两代的时间就能产生同时拥有A和B的个体;这多快呀。哪怕这个强力AB组合今后还要时不时地拆散几次,那也比无性生殖里A统一之后苦苦等待B再次出山要强嘛。魏斯曼的理论还有点稀里糊涂,而这个好处却是实实在在的。

此图改自Barton等的教材《Evolution》。这幅图中,横向代表时间轴,不同的颜色代表不同的基因型在种群中的分布。无性生殖时,虽然种群里A和B都出现了,但是A无法和B相遇,不同的好突变只能各自为战,要想双剑合璧只能等A统一之后再突变,所需时间完全没个准。相反,有性生殖中“合体”却是轻而易举,只需在红圆圈那里一下子就完成了。

在费希尔的鼓舞下,一位叫赫尔曼·穆勒的遗传学家开始考虑那些坏的新突变(毕竟坏突变总是要比好突变多得多……这算墨菲原理吗?),并据此提出了著名的“穆勒棘轮”学说(好吧我知道其实只是在俺们行内著名……)。穆勒因为拿X射线摧残果蝇而获得1946年的诺贝尔奖,在长年的摧残中他深切体会到坏的新突变是多么常见又多么可怕。而糟糕的是,无性生殖对于这些新生的坏基因还真没什么好办法,因为:

1 许多坏突变刚出现时作用实在太小,遇上不完全均一的环境时,自然选择几乎无法将它们清除——好比说虽然你智商比他高一点,可偏偏他是富二代,这就没办法了;

2 坏基因出现的频率问题(这是后来的一位生物学家康德拉索夫补充的)。假如一个群体的突变率实在太高,以至于每一代都至少带上一个坏突变,那自然选择就根本没有办法把它们完全清除了——总不能把每个人都杀掉吧。自然界中各个群体的突变率还存在争议,但是对于很多长寿的群体,坏突变恐怕是不可避免的。

因此,无性生殖陷入了一个死局。除非哪个个体撞大运,遇上一次“回复突变”把这个坏突变纠正过来(这种事情的概率就像一个人被雷劈了两次,还都劈在同一个地方),不然一段时间之后,群体中所有的个体都会挂上一个小小的坏突变。在此基础上,就像是传话游戏里错上加错一样,继续产生新的坏突变——两个坏突变比起一个差不了太多,而三个又比两个差不了太多,因此自然选择依然是有劲使不上。如此往复,整个群体的素质就稳步逐年下降,像一枚棘轮一样,一次一个齿、一往无前地堕落下去,最后彻底玩儿完。

To没拆过机械小玩意的同学:棘轮是这个样子的。可以看到,b轮能够逆时针旋转,但是想要顺时针就会被a给卡住。穆勒用这个来比喻基因突变的积累只能往坏却不能变好的趋势。

万幸的是,这种事情好像还没有发生过,穆勒认为这就要拜“性”所赐了。性不但能把不同个体中好用的那部分基因聚集在一起传下去,还能把差的基因也聚集在一起然后用自然选择的力量一脚踢飞。借用梅纳德·史密斯大师的比喻,这就像是一家汽车厂开始偷工减料,每辆汽车都装一个次品零件,顾客单纯比较的话很难看出区别;可是现在一个游手好闲的机械工闯进来,把所有的汽车都拆开混在一起又重新组装起来,现在有的汽车所有零件都完好,而有的汽车则浑身次品,立刻就被消费者发现并举报掉了。如此下来这些次品零件就可以成功地被清除掉,同时永远保证市面上有一批完好无损的汽车。当然,买到废品汽车的人自己是倒了霉(自然界里可没有消协),但是整个消费者群体还是得了益处的嘛。

有费希尔和穆勒两位牛人的贡献,正反两面都讲清楚了,性的问题可以结案了吧!基本上到了1950年,大部分人都认为性的存在已经得到了近乎完整的解释,可偏偏费希尔本人对这个群体角度不怎么舒服。费希尔和达尔文一样,是相信自然选择主要作用在个体身上的,他是很不情愿地承认了这个例外。没想到,就是这个“例外”却参与了60年代演化生物学界的一次大革命,也就是群体选择如何被个体选择推倒的故事——事实证明生物全都是短视到极点的,虽然如果有白给的群体利益时并不会放过,但绝不会牺牲自己的利益(回忆一下本文第一部分,这牺牲可是大大的有啊)去寻求整体的好处。(关于群体选择和个体选择的故事详情,可参见《羚羊与蜜蜂》一文。)这一下,以上全部的论证就有些摇摇欲坠了……至于这些论证是如何被拯救的,抱歉啦,请看下集~

为什么出双入对是一个脑残的好主意系列

扩展阅读:

阴阳合而万物生/Ent

Update:感谢豆友Raistlin在豆瓣上提出的意见,我稍微修改了一下前面部分,这样大概会更清楚一些吧。

0
为您推荐

30 Responses to “为什么出双入对是一个脑残的好主意(2)”

  1. 五毛党领袖说道:

    哥是沙发,呵呵

  2. 粮食说道:

    难道是沙发

  3. MELI说道:

    对人的进化非常感兴趣,有时间仔细看

  4. biohu说道:

    精品文章,抢个板凳。

  5. 王小二说道:

    好啊 等下一集

  6. yiran说道:

    适合大众读者,生物学上又有了进一步认识。

  7. 文科滴说道:

    一的时候看的还有点晕,这篇看的就舒服多了 楼主继续啊

  8. 说道:

    挺好,能看懂,却想不明白

  9. 飞鸟与飞鸟与说道:

    期待下一集

  10. laoma说道:

    著名教材的那张图没有看懂。
    有时间轴吗?向右的?
    图的形状、颜色表示什么?
    为什么无性的是两个等位基因,有性的是三个?
    有性的基因组合还有更多种。

    • Ent说道:

      重新改了一下图的注释,你看看这样能理解不……横轴是时间,纵轴是某基因型占的比例

  11. 风暴说道:

    这么说由于人类的软弱,蠢蛋进化论要成真了?。。。。。。。。。。。。。。。

  12. 断奶西瓜说道:

    路过,期待下篇!

  13. zmn0079说道:

    很有趣,期待下集

  14. 浮云~~说道:

    最后一段是因为结束的太急嘛 读起来有点吃力 “可偏偏费希尔本人对这个群体角度不怎么舒服。”这篇文就是在介绍“这个群体角度”,是吧?

    • Ent说道:

      也可以说是结束太急吧……因为群体选择vs自然选择这个话题本身太大了,而且已经有文章讲过了,所以不打算展开,只是稍微说一点结论……

  15. 文少说道:

    还有下集?把我的好奇心沟起来了,却还要等下集?快上啊

  16. nanerhebu说道:

    倒数第二段没看懂,能否再解释一下为什么 性 会把坏的东西集中起来?

  17. 沿见说道:

    看不懂了,悲剧,再来!我就不信了!

  18. Big_ken说道:

    看了哈布斯堡王朝的伟大的谱系图——估计他们觉得人跟马一样越纯种越好,我就觉得《红楼梦》里面的什么爬灰啊,实在就太小儿科了。人家七代人当中,出了三个舅舅娶外甥女的!震惊啊!可见当年的女人缺到什么地步了!只能向自己外甥女下手了!

  19. cady说道:

    踩一下。听室友介绍的科学松鼠会,来看一下,呵呵。好多东西我都不知道哦。

  20. Sharline说道:

    坐等下集 快点出

  21. 说道:

    对于我这样一个文科生来说,看起来还是有点小费劲滴。。。

  22. 行者如思说道:

    那迪拜的王子公主们都是近亲的结果…………那么优秀!

  23. 欲火北斗说道:

    看着看着自己就脑残了。

  24. 小憩鬼说道:

    好好笑
    ent的论证满是表情嘛

  25. budblack说道:

    图片挂了。。。

Leave a Reply