SENSE隨筆130515「性」，地球上最大的樂透獎。掌門天地

SENSE隨筆130515

「性」，地球上最大的樂透獎。 —–性的演化理論****

資料整理：沙塵仔資料來源：《生命的躍升》作者 Nick Lane貓頭鷹出版社

(甲) 甚麼是「性」？ (編按：簡明有趣，必讀。)

晚宴上，一位漂亮的女演員前來向愛爾蘭劇作家蕭伯納調侃。「我想我們應該生個小孩才對，」女演員向他建議，「因為如此一來這個幸運的小孩就會兼有你的頭腦跟我的外貌。」「啊，」蕭伯納有點狡獪地回答說，「但是如果不巧這小孩有我的外貌跟你的頭腦，那怎麼辦？」

蕭伯納是對的。「性」是最詭異的隨機製造者，它的力量足以創造出聰明的蕭伯納和美艷的女演員，可一旦進一步製造兩位優勝者的混合體，又可能馬上把它們的優勢拆解掉。

由性製造出來的毫無節制的變異，其實有可能直接導致悲劇、疾病或死亡，而完完全全的複製品卻不會。表面看來，要保存經天擇淬鍊出來的成功基因組合，完全複製的「單性繁殖」才是最佳賭注。****

那麼「兩性繁殖」為何演化出來？又為何成為壓倒性的優勢繁殖策略呢？

這是最為艱深的演化生物學論題。

求偶的成本實情非常巨大(大家深有同感嗎？)，想想雄孔雀的尾羽，那華麗的羽毛，象徵著牠的生殖力與適應力，其實對於生存來說危害甚大。(那華麗的尾羽，除雌孔雀外，掠食者狐狸最為 “賞識” 。)

再由純粹計算的觀點來看，一個靠完全複製來繁殖的族群，每一代都可以將族群數目增為兩倍，幾代之內就足以完全排擠掉依賴有性生殖的親族。

儘管如此，性卻惡作劇似的分布在幾乎所有複雜的生物之間。絕大多數的動物跟植物，一定要靠性來繁殖。沒有性，便沒有男人、女人、花、鳥、蟲、魚，沒有眼前繽紛的世界。

達爾文是第一個探討性的優勢的人，他從實用性的角度出發，認為性的好處是「雜種優勢」，由兩個沒有關係的父母所生下來的後代更強壯健康，比較不容易發生先天性的疾病。對達爾文來說，性的目的是「遠親繁殖」。但這個答案其實只是回答了遠親繁殖的好處而非性本身的好處。***

先說一下甚麽是「有性生殖」：

人體細胞含有兩套染色體，一套來自父親，一套來自母親。身體修復或生長由細胞施行「有絲分裂」，即由細胞複製自身，子細胞基因和母細胞基因完全一樣。

但是身體製造 “生殖細胞”（ie性細胞，精子或卵子。）卻施行「減數分裂」***，母細胞含有兩套染色體，經分裂後，子細胞只含單套染色體（單倍體）。這種操作方法意在重新編組來自父親和母親的基因****，使染色體上基因的順序位置隨機地自父系或母系取出，變成像是：父親基因─父親─母親─母親─母親─父親─父親…..。

如此，所有性細胞的單套染色體都是獨一無二的，這就是性的本質。*****

(乙) 性演化理論 (編按：好鬼死深，讀唔讀自己執生。)

學者認為「性」可以令好的基因突變在短時間內從不同的個體中集結在一起，壞的基因突變則會被天擇消滅，族群的適應性因而更好，比複製繁殖的各自累積，更能加快演化速度。

下述理論由美國遺傳學家穆勒 (因發現X射線可以引起基因突變，獲得１９４６年諾貝爾生醫獎。) 提出。

A「穆勒棘輪Muller’s ratchet理論」：

穆勒在果蠅身上引起數千次突變，發現事實上大部分的突變都是有害的。一個小規模的「單性繁殖」族群，經世代推移，他們將衰退到無以復加，直至滅亡，就像棘輪一樣永遠只能往一個方向旋轉。

是否有機會繁殖，所依賴的不只是基因的最適性，還要靠運氣。如果突變的適應性較差，但身處食物豐富的地方， “富二代” 還是有機會將基因傳遞下去。如果一個物種族群極大的話，運氣的影響就變小，根據統計上的機率，最適者才能夠生存。

而性可以解救這一切，它可以把未經突變的良好基因集中到一個個體身上，但也有可能把敗壞的部分拼在一起，因性的運作而受惠的個體永遠會抵消受害的個體，天擇在此作用在族群之上。*** (編按：明白嗎？)

當第一個 “真核細胞”「發明」出性生活時，在 “單性繁殖” 的族群裡應該只有少數的細胞進行有性生殖。為了傳播性行為到整個族群，經由有性生殖產生的後代一定要有某些優勢才行。換句話說，當初「性」可以傳播出去，必定是因為它對個體有益，而不是對整個族群有益。***

從這條思路出發，產生下述理論。

B「紅心皇后理論」：

在《愛麗絲鏡中奇緣》裡，快速奔跑著的紅心皇后始終維持在原地，她對愛麗絲說：「現在妳看到了吧！全力奔跑的目的是為了讓 “自己”保持在原地。」

生物學家利用這句話來闡述不同物種之間彼此不斷對抗競爭著，但是誰也沒有真正領先過。這句話跟性的演化特別吻合。

１９８０年代初期，英國演化生物學家漢米爾說，寄生蟲的演化速度很快，生命周期短暫，數量又龐大，很快可以適應宿主，而且是從最基本的細節上適應，蛋白質對蛋白質，基因對基因。***

如果宿主族群的基因完全相同，那成功的寄生蟲可以輕易感染全族群，並有可能消滅牠們。唯有「性」可以令宿主族群的個體容易產生突變基因（我理解為高差異度的基因組合本身），足以抵抗感染，從而與寄生蟲進行演化競賽。***

情形就像免疫系統一樣，它運作的前提是要能定義並區分「自我」與「非我」，如果寄生蟲長出像「自我」的蛋白質，便能躲避免疫系統的攻擊。只有性才能夠令每一代都改變免疫系統對「自我」的定義。****

但這理論也有破綻，１９９４年美國生物學家萊弗力說，根據電腦模擬的結果，寄生蟲傳染率要非常高度（＞７０％）以及它們對宿主適應性的影響要大得嚇人（８０％宿主失去適應性），性才有決定性的優勢。由突變產生分歧，然後再行「單性生殖」的生物似乎要比「有性生殖」的生物適應得要好。

於是而有

C「紅心皇后穆勒棘輪混合理論」：

萊弗力指出，當此二理論一起考慮時，性的價值就增高，也較接近應用面。

以往的 “模擬參數”有一項很明顯的問題，就是假設物種的族群無限大。但現實上就算規模大的族群也會受到地理隔斷而碎裂成較小群體。

在一個「單性繁殖」的有限族群裡，

ａ）因大部分的基因突變都是有害的，根據穆勒棘輪的作用，族群的平均水準將降低。

ｂ）假設一條染色體有５００個基因，一個有益的突變將被其他４９９個基因的弱選擇而被分散掉。天擇沒有機會看到它，這稱為「選擇干擾」。***

ｃ）假設整個族群裡，有一條染色體散布著５０種略有差異的版本。如果有一個超強的有益突變基因，它會帶著整條染色體一起取代其餘49個版本。

而在這個 “單性繁殖”族群裡，帶有此染色體的個體將取代所有其他個體。整個族群的基因歧異性將消失。

按紅心皇后理論，失去遺傳多樣性的族群，任何選擇機制都會降低有效族群（能有效把基因傳給下一代的個體數量）大小，而讓它們更容易退化甚或滅絕。

性最大的好處就在於它讓好的基因有機會藉由重組，脫離那些共同存在遺傳背景中的垃圾，同時保存了族群裡大量被隱藏起來的遺傳變異性。***** (編按：利害嗎？)

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