中国科普博览-亚博安卓

？ 生命的奥秘需要不断探索，它轻柔地如微风拂过，细微地如银针落地，无法触及，但只要静下心来，耐心守候无时无刻不在感受它的存在。科学总是让人充满期待。&？ 无论是千年王八还是万年的龟，始终都要面临死亡。生命的过程是有限的，而多种多样的生殖方式保证了生命的绵延不息。&？ 生物由简单到复杂，由单细胞到多细胞进化。大多数单细胞生物，比如细菌，采用一分为二的所谓二裂法进行繁殖，细胞在分裂前将所有的东西进行复制产生大约双份的量然后分开。不是象掰馒头那样，虽然分成了两半但形状外观已不再似从前，而是类似于将一个面团从中间慢慢拉开最终形成两个面团。在单细胞向多细胞进化的过程中，细胞之间的功能也会发生变化。便会形成一些专门负责生殖的细胞。有些真菌象根霉和青霉，产生孢子，是一种负责生殖的细胞，最终由孢子变成多细胞体。这个过程类似于孙悟空拔下一根猴毛轻轻一吹变成了一个猴子。而真正的过程却不是轻轻一吹那么简单的事。多细胞生物慢慢由简单向复杂进化，生殖方式也发生变化。似乎不再象进化的规律那样向着复杂的方向发展，个体的形状组成倒是复杂了而生殖过程反而看似简单了。水螅会在母体上直接长出一个小个体再脱落，单细胞的出芽酵母也是采用这种方式。无心插柳柳成荫，一根枝条便可长成参天大树。秋海棠的一片叶子，草莓的匍匐茎，蓟的根都可以长成和亲本一样的个体。&？ 生命的奥秘已经无法用一个规律来统筹，不同的问题需要不同的原则。个体为了更好地应对环境变化，需要进化出多种功能的细胞。而对于繁殖方式来讲则要越简单越好，只有这样才能保证生命的快速延续。&？ 以上介绍的都是无性生殖，在自然界中还存在另一种主要的生殖方式－有性生殖。有性生殖通过两个不同性别的细胞（通常来源于不同性别的个体）发生融合，在此过程中两种细胞内的遗传物质发生交换组合从而产生出不同于两个亲本的个体，这样的个体产生之后便有可能利用自身变异获得的优点去适应变化的环境。物竞天择，适者生存。高等植物和多数动物都采用这种方式进行生殖。由此看来为了适应环境的变化，一味地向着简单的原则靠拢是无法解决问题的，因此关于生殖的进化不是三言两语便可以总结的。&？ 话又说回来了，有性繁殖可以很好的解决变异的问题，那无性繁殖在复杂多变的环境中为何还能如此壮观繁衍不息呢？其实细胞内的遗传物质在不断的复制过程中可以产生一定的错误率，这种错误率很小，只有2x10-？ 4-10-6 ，这样的变异相对有性生殖产生变异的幅度是很小的，但是采用无性生殖的生物往往繁殖速度快，产生个体数目很多，大肠杆菌的繁殖一代需要20分钟，以此计算，在最佳条件下8小时后，1个细胞可繁殖到200万上，10小时后可超过10亿，24小时后，细菌繁殖的数量可庞大到难以计数据和程度。如此快的繁殖速度筛选出适应变化的环境的变异的个体也是轻而易举的事情了。这就有些类似生态学上提出的r策略，保证量而不注重质。对于有性生殖的生物来讲，常常采用k策略，减少数目节约能量从而保证质量。&那究竟有性生殖好还是无性生殖好呢？哪种生殖方式才是生物进化的方向？得到答案是非常困难的，因为要在相同条件下比较有性生殖和无性生殖的效率，这样的实验非常难做。但是2005年新西兰奥克兰大学的matthew goddard【4】，以及他在英国帝国理工学院的合作者，成功地用酵母进行了这样的实验。正常的酵母既可以分裂出遗传上几乎完全相同的新细胞，进行无性生殖；也可产生只带有母体一半染色体的孢子，与其它孢子“交配”，进行有性生殖。科学家对酵母进行遗传改造，使其失去有性生殖能力，然后与普通酵母进行对比发现，在生存压力不大的环境中，普通酵母和改造后的酵母生长速度相同。但如果提高温度、向培养基中加盐，使生存环境变得恶劣起来，有性生殖的酵母就比无性生殖的那些生长得更快。在地球上生物进化的30余亿年中，前20余亿年生命停留在无性生殖阶段，进化缓慢，后10亿年左右进化速度明显加快。除了地球环境的变化（例如含氧大气的出现等）外，有性生殖的发生与发展也是一个主要的原因。现存150余万种生物中，从细菌到高等动植物，能进行有性生殖的种类占98%以上。似乎也说明了有性生殖的优势。&那为何无性生殖的生物几十亿年之后依然如此强盛，无丝毫衰减之意这个问题。关于进化还有一个很有名的假说－红皇后假说，说的是无论你怎么努力你都会发现你的生存对手对你造成的威胁还是那么大，因此为了生存下去你要不停地奔跑。理解这个假说不难，因为为了生存，猎食者要跑得更快才能抓住猎物，而为了逃避追捕被捕食者也要跑得更快，只有这样才能保住生命。这样下去双方都会更强，因此每个物种灭亡的几率总是保持不变的。这个假说认为对宿主来讲，细菌，病毒，还有其他一些寄生虫都是威胁，有性生殖的产生则是宿主为躲避伤害进化出来的。通过这个假说我们也可以理解作为细菌主要繁殖方式的无性繁殖的存在，所谓存在的就是合理的，无性生殖必然有其厉害之处，何况一些高等植物也可以采取这种方式生存，至于这其中的原因机制还要依靠不断的科学研究一步一步为我们揭开谜底。&生物的生殖是一件非常复杂的事。以上讲的是两大分类，可是对于有些物种来讲并非拘于某一种形式。比如水蚤，在温度适宜，食料丰富的良好环境，进行孤雌生殖，即由单性产卵，不受精，可直接发育成蚤。但在不良环境中采用两性生殖。草莓 既可以利用匍匐茎进行无性繁殖也可产生种子进行有性繁殖。在两性生殖过程中，卵细胞与精子的结合通常在雌性个体发生，有时也在体外，例如海胆，雌雄个体把生殖细胞产入水中，卵细胞与精子在水中相互识别并结合。说到这或许有人有疑问那水中那么多生物都在水中生殖不就乱了？这就是大自然的巧妙之处，看似纷繁芜杂，可相当严谨。精子都会用一种酶将卵细胞打开然后进入卵细胞中，而这种酶以及卵细胞上的受体都有很强的物种特异性，只会一一识别，因此在诺大的海洋里生物的繁殖活动才能有条不紊地进行。通常我们都说母亲是最伟大的，因为她们从怀胎到生育都十分辛苦，但对于海马和海龙来说却并非如此。当生殖期来临的时候，雌海马把它的成熟卵子悄悄地产到了雄海马的育儿囊内。与此同时也就把自己孵卵抚幼的天职转嫁给雄海马了。雄海马它就带着这个不大不小的“包袱”艰苦度日，经过20天左右的孕期就能孵化出小海马来了。&无论无性生殖还是有性生殖都是为了使物种本身的基因遗传下去，选择哪些个体的基因遗传下去，对于无性生殖来说不是什么难事，对于有性生殖来说就是生殖过程中的重要步骤了。为此同性个体之间为了博取异性欢心纷纷采取各路招数，在追求爱情的道路上展开了激烈角逐。&情人眼里出西施，不只是人对待配偶有选择，其他的生物在繁殖过程中一样有着爱恨情愁。雄孔雀会长出靓丽的羽毛，画眉则以格斗的方式，还有一些鸟会发出婉转清扬抑或高吭豪放的叫声来吸引异性。为了保证不同基因类型之间的杂交以产生优势后代，植物形成了一种称为自交不亲和的现象。就是当同一株或者同种基因型的生殖细胞结合时会产生不育。根据east【1】估计有3000种以上的植物存在着自交不亲和性，darlington和mather【2】估计被子植物中有一半的物种存在自交不亲和性。是什么机制有条不紊地控制着植物的繁殖，哪些蛋白发挥着作用，随着科学的不断发展，答案正在被慢慢揭晓。我国科学家在植物有性生殖自交不亲和的分子机理研究取得突破性进展，确定了自交不亲和的花粉因子ahslf-s2【3】。把这种蛋白转移到自交不亲和的矮牵牛中使其获得了自交亲和性，从而确定了此蛋白与自交不亲和现象的相关性。这一研究成果可谓是为育种专家解决了一大难题，因为筛选到的优势种常常因为自交不亲和而使优势基因型无法遗传下去，如果找到了不亲和的机制，以后的育种工作将会取得更大进展。&所以生物的繁殖不是仅仅依靠繁殖方式来完成，繁殖前的选择也至关重要，这决定着什么样的基因型可以被遗传下去，一味地通过变异获取优势基因未免是一种很浪费的行为，而遗传则应是变异之后推动生物的进化的主要因素，这应该也是生物进化的结果。&随着科学知识的增多和科学技术的进步，科学家们对生物繁殖的机理和过程有了更深的认识，面对日益扩大的饮食，医疗等多方面的需求，将生物繁殖技术运用到炉火纯青的地步。细胞融合技术，克隆技术快速发展。科学家们不再满足于田间地头的辛勤劳作，利用分子技术实现更高效率的育种。即使是不同种的细胞也可以融合在一起形成一个细胞，萝卜甘蓝、粉蓝烟草、 郎氏烟草、番茄、马铃薯等等都是采用这种方式繁殖而成的。克隆技术随着多莉羊的诞生也逐渐被人们熟悉。将一只羊的体细胞的细胞核放入另一只羊的已经被取出细胞核的生殖细胞的细胞质中，再借用第三只羊的子宫将小羊生出。现在不仅能克隆出羊，克隆兔子、克隆奶牛、克隆猪也都取得了成功，我国科学家还在努力解决克隆大熊猫的难题，这对于保护濒危野生动物来说具有很重要的意义。&话说到此使我们不得不去思考以后生殖方式又将如何进化？地球上的万物又将如何生存下去？看过一部电影叫上帝之子，讲的是在一个人类失去了生殖能力的未来世界，人们不断地衰老却看不到新的生命，生活也变得恐怖和绝望。于是我在想生殖能力到底是大自然赋予生物的礼物还是一根软肋，人类是自然界的玩物还是自然界的统治者？地球会毁灭吗？人类会灭亡吗？生命将向着什么样的方式去进化？当环境越来越不利于生存时科技的进步可以弥补生命的缺陷吗？生命的奥秘需要不断探索，它轻柔地如微风拂过，细微地如银针落地，无法触及，但只要静下心来，耐心守候无时无刻不在感受它的存在。科学总是让人充满期待。&1． east, e. m.. ,1940, the distribution of self-sterility flowering plants, proc. am. phil. soc. , 82: 449-518&2． darlington, c. d. and mather, k. ,1949, the elements of genetics, allen and unwin ltd&3． hong qiao .etc,2004, the f-box protein ahslf-s2 controls the pollen function of s-rnase–based self-incompatibility, the plant cell ,16:2307-2322&4． goddard mr, godfray hc, burt a, sex increases the efficacy of natural selection in experimental yeast populations, nature. 2005 mar 31;434(7033):636-40