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兩性生殖是怎么開始的
兩性生殖是怎么開始的
南方周末     阅读简体中文版


從魚到人的進化是一個全面的進化,包括人的相貌、體型等。生殖繁衍方式的進化是人類所有進化的基礎。盡管今天兩性之間的性行為已經有了更為復雜的內容,但人類依然遵循這種繁衍方式。而它的發明者則是大約距今3.8億年前的小肢魚。


大利亞科學家埃克爾斯(John.C.Eccles)在《腦的進化》一書中提到,腦的進化是從魚的大腦進化到爬行動物的大腦,再進化到哺乳動物的大腦,最后進化到人類的大腦。其實,從魚到人的進化是一個全面的進化,包括人的相貌、體型等。不過,如果沒有生殖繁衍方式的進化,也就不會有人的所有進化。
1
小肢魚的發明
人類的繁衍必須要有精子與卵子結合,而精子與卵子的結合又必須依賴兩性生殖器官的交媾。盡管今天兩性之間的性行為已經有了更為復雜的內容,但是,性交的發明者是魚類,確切地說,是盾皮魚中的小肢魚發明的。

盾皮魚是最原始的有頜動物,人發展為上下頜的面容也是從盾皮魚(也稱初始全頜魚)開始的,那時距今4.4億至3.6億年。現在,被稱為“臉”的人的面容上的大部分骨頭都能從盾皮魚的上下頜上找到對應的骨骼。不過,那時的盾皮魚還進化出了一種讓今天的人類遵循的繁衍行為——兩性性器官交配。大約在距今3.8億年前,小肢魚發明了今天既讓人愉悅癡迷,又讓人面紅耳赤的兩性性行為。

澳大利亞弗林德斯大學古生物學教授約翰·朗(John Long)等人在2014年10月19日的《自然》雜志上發表了一篇文章論證這個發現。他們對棲息于今天的蘇格蘭、愛沙尼亞和中國的小肢魚(Microbrachius)進行了長期研究。在過去的時間里,他們一直難以明白這種長度僅有約8厘米的魚類身上一些器官的功能是什么。

他們對小肢魚化石進行外觀研究時發現,有些小肢魚腹面軀體甲殼末端有一對奇怪的側枝。這種側枝結構與之前發現的褶齒魚類的鰭腳十分相似,但不屬于魚類傳統的鰭。一般魚類按魚鰭所在部位可分為背鰭、臀鰭、尾鰭、胸鰭和腹鰭等,它們有著多種功能,能對魚起推進、平衡及導向的作用。

小肢魚側枝鰭腳與眾不同,現在,研究人員才明白,這種鰭腳就是由雄性軟骨魚類腹鰭變異成的適應體內授精的交合器。約翰·朗等人認為,側枝鰭腳是小肢魚雄性外生殖器的骨骼部分,雄魚的L形鰭腳是一種“交合突”,而雌性小肢魚的化石則沒有這種側枝,取而代之的是一對骨板,相當于雌魚的“交合槽”,用來夾住雄魚的生殖器官以便交配。因此,“交合突”相當于今天人類男性的陰莖,“交合槽”相當于今天人類女性的陰道。

不過,雄性小肢魚的外生殖器向側面伸出,與身體幾乎成90度,似乎難以與雌魚交配。于是,研究人員推測,小肢魚在交配時是雄魚和雌魚并排而行,它們的帶關節的硬質胸鰭互相挽住,雄魚把向側面伸出的“交合突”伸到雌魚身體下方,由雌魚的“交合槽”夾住,完成體內授精過程。

利用這種方式,雄魚可以進入雌魚體內,定向和定量地向雌魚輸送精子。今天有人說,性行為是人類與生俱來的本能,盡管在性學家和生理學家看來,這種說法并不完全對,但是從進化的源頭看,也有部分正確性。因為人類的最早祖先早就擁有了這一本能,否則,人類是不會進化出來的。

2
繁衍效率
小肢魚為何要采用這種兩性性器官交媾的方式來繁衍后代呢?研究人員可能無法用今天人類的性行為的復雜性和多樣性來解釋,如不能用性帶給人的男歡女愛來解釋,但是卻可以用繁衍的效率來解釋。于是,就要區分今天魚類的三種繁衍方式,卵生、卵胎生和胎生。

卵生就是雌魚直接把成熟的卵產在水中,雄魚跟進,把精子射到卵子上進行授精,然后受精卵在水中發育并孵出幼魚。魚類的生殖和繁衍大多采用這種方法。雌魚產的卵是直接排在環境中,不會受到保護,就可能被其他水生生物吞食。其次,雄魚跟在雌魚產卵之后排精,對卵子授精類似廣種薄收一樣,目標性不太強,就像霰彈打鳥一樣,有效果,但效率不高。

以這種方法繁衍后代,雌魚就要排出大量的卵,如鯉魚和鯽魚每年要產出數10萬粒卵,翻車魚產卵最多達3億粒。所以,卵生魚的受精率較低,但產量較大。

魚的卵胎生是,魚類的卵在雌魚體內受精,受精卵在生殖道內發育,與母體在營養上聯系不大,在發育過程中,胚胎所需營養就像卵生那樣完全靠卵子本身營養供給,所以這是一種體內授精和不完全的體內生長形式。孔雀魚、劍尾魚、海鯽等魚類和一些鯊魚就是卵胎生。雌魚發情后,腹部逐漸膨大,出現黑色胎斑。此時,雄魚會不斷追逐雌魚,然后把交合器插入雌魚的泄殖孔排出精子,進行體內授精。

顯然,卵胎生要比卵生更有效率和安全,也更為進步,受精率和存活率較高。這種方式當然也是從小肢魚那里遺傳而來。

魚的胎生是,雄魚對雌魚體內受精,受精卵也在體內發育成熟,受精卵形成的胚體與母體發生血液循環上的聯系,其營養不僅來自卵黃,也需母體供給,是一種體內授精體內生長的繁殖模式。胎生魚類很少,只有少數的軟骨魚類,如灰星鯊和真鯊等才采用胎生。在繁殖季節,雄魚通過交合器把精子排入雌魚的泄殖孔,然后精子與卵子在雌魚體內結合,受精卵再形成胚胎,發育中的胚胎與母體通過血液循環得到營養供應,并且母體孕育小魚的地方也起了變化,造成類似哺乳動物的胎盤樣構造,但還有很大差異,所以稱為假胎生,以示與哺乳動物真胎生的區別。

這種情況已經類似于哺乳動物和人的胎生,顯然也是從小肢魚那里繼承下來的。由于胎生受到保護的程度很高,所以這種方式所產的后代不多,一般只有幾尾,最多也不過十多尾,卻是高效的。

所謂的高效當然是從種群繁衍的付出與獲得之比來計算的。魚類的卵生要求魚類廣種薄收,所以付出得多,收獲得少,因為后代得不到保護。而胎生由于能保護后代,后代的存活率高,親代付出的成本和能量則較低。

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南方周末
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2015-08-23 08:43

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