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在不久前北京舉行的世界地質(zhì)大會(huì)早期生命起源研討會(huì)上,北京大學(xué)生物系教授張昀宣講了一份論文,公布了他的一項(xiàng)研究成果:他在距今6億2千萬(wàn)年前的磷礦巖中找到了生命最早出現(xiàn)性別分化的痕跡。換句話說(shuō),生命至少是在6億多年前就開(kāi)始有了雌雄之別了。
6億多年前“寒武紀(jì)生命大爆炸”還沒(méi)有出現(xiàn),地球上的生命只不過(guò)是一些肉眼根本看不清、只有在顯微鏡下才能分辨的微生物。地球上最早的生命出現(xiàn)在35億年前,在漫漫的地球早期演化史中,有很多億年,生命只是一些單細(xì)胞,多少年不變。大概到了18、19億年前,地球的大氣中開(kāi)始出現(xiàn)了氧氣,這時(shí)除了有原始的原核細(xì)胞,又開(kāi)始進(jìn)化出了真核細(xì)胞,這是一種需氧代謝的細(xì)胞,比原核細(xì)胞復(fù)雜得多了,它具備了出現(xiàn)多細(xì)胞生物和雌雄分化的可能。
張教授是將磷礦巖中的多細(xì)胞化石與某些現(xiàn)代紅藻的有性生殖結(jié)構(gòu)加以比較得出結(jié)論的。以我們這些外行人的眼光來(lái)看,原核細(xì)胞也好,真核細(xì)胞也好,不過(guò)是些針尖大的小點(diǎn)點(diǎn),似乎沒(méi)什么區(qū)別。但是對(duì)于生命進(jìn)化來(lái)說(shuō),那是一次了不起的革命。因?yàn)樵思?xì)胞的繁殖是靠自身的分裂,一變二,二變四,四變十六……而真核細(xì)胞出現(xiàn)了有性繁殖,繁殖率大大提高,一對(duì)細(xì)胞一次甚至可以繁殖出成千上萬(wàn)的后代。有性繁殖的另一大特點(diǎn)是使得物種遺傳的變異量大大增加。舉例來(lái)說(shuō),如果原核細(xì)胞在遺傳時(shí)有10個(gè)位點(diǎn)上發(fā)生突變,那么它就會(huì)出現(xiàn)10加1共11種變異;而有性繁殖時(shí)如果有10個(gè)位點(diǎn)上出現(xiàn)突變,它就會(huì)有3的10次方這么多的變異,大概是5千多種。有性繁殖大量繁殖后代,比如一條魚(yú)會(huì)生幾十萬(wàn)幾百萬(wàn)個(gè)魚(yú)籽,但只有不足百分之一的活下來(lái),剩下的都成了其它生物的食物,這就造成了生物食物鏈的形成;而遺傳變異量的大大增加,則為我們這個(gè)星球帶來(lái)了如此煌煌大觀的萬(wàn)千生物世界。張教授說(shuō),所以,我推斷有性繁殖的出現(xiàn)應(yīng)該是后來(lái)的“寒武紀(jì)生命大爆炸”高等動(dòng)植物突然大量出現(xiàn)的一個(gè)誘因。
生命自從有了雌雄分化,就有了它的大量繁殖,就有了它的種類爆炸,它的進(jìn)化步伐大大加速。后來(lái)過(guò)了很久很久,才有了男人女人間的愛(ài)情,有了父母之愛(ài)和親子之情,有了由此產(chǎn)生的古今中外的燦爛文化……當(dāng)6億多年前的小小細(xì)胞在進(jìn)行自己的化分化合時(shí),它們?cè)趺磿?huì)想到將來(lái)會(huì)有這樣了不起的結(jié)果?
我問(wèn)張教授:原始的細(xì)胞為什么要出現(xiàn)雌雄變化呢?是什么在推動(dòng)這種變化出現(xiàn)?
張教授說(shuō):你問(wèn)得很關(guān)鍵,這就是一個(gè)謎。因?yàn)閷?duì)于細(xì)胞個(gè)體來(lái)說(shuō),出現(xiàn)雌雄變化,進(jìn)行有性繁殖,是要付出很大的代價(jià)的。生物在進(jìn)行有性繁殖前,必要先生出雄性或雌性的單細(xì)胞,由這兩種細(xì)胞進(jìn)行交配。這時(shí)候,細(xì)胞對(duì)環(huán)境的適應(yīng)值就要下降50%。相比原核細(xì)胞的無(wú)性繁殖(它光是自己分裂就行了),有性繁殖是件非常麻煩的事。但是,生命的進(jìn)化還是不可逆轉(zhuǎn)地朝著這個(gè)方向走過(guò)來(lái)了。這是為什么呢?動(dòng)力是什么?這是當(dāng)前許多科學(xué)家都在熱心探討的問(wèn)題。或許我覺(jué)得可以這樣解釋:前面我們說(shuō)過(guò)有性繁殖對(duì)于整個(gè)種群的種種好處,所以,盡管對(duì)于生物個(gè)體有性繁殖是件有代價(jià)的事,但它卻對(duì)整個(gè)種群有好處。
性別之謎只是生命之謎中的一個(gè),生命之謎還有很多很多。比如:生命與非生命的界限究竟是什么?地球上的生命是從哪來(lái)的?會(huì)是從外星來(lái)的嗎?地球之外還有生命存在嗎?如果生命就是從地球本身產(chǎn)生的,這個(gè)從化學(xué)到生物的過(guò)程是怎樣的?生物在地球上曾有幾次大的毀滅,什么原因?為什么今天又是這些種類活在了地球上?人類進(jìn)化到今天,將來(lái)還會(huì)發(fā)展成什么樣……
我們永遠(yuǎn)不停地問(wèn),不停地找,不停地頓悟,又不停地發(fā)出新的疑問(wèn)。
責(zé)任編輯:黃艾禾