> 技巧
生物體從簡單到復雜,從單細胞到多細胞。 大多數單細胞生物(例如細菌)通過稱為二元裂變的過程進行繁殖,其中細胞在分裂之前將所有內容復制大約兩個副本,然后分離。 這不像是把一個饅頭掰成兩半,但形狀也不再像以前一樣,而是像慢慢地將一個面團從中間拉開,最終形成兩個面團。 在從單細胞向多細胞進化的過程中,細胞之間的功能也會發生變化。 一些專門負責繁殖的細胞將會形成。 一些真菌,如根霉和青霉菌,會產生孢子,孢子是負責繁殖的細胞,并最終變成多細胞體。 這個過程類似于孫悟空拔下一根猴毛,輕輕一吹就變成了猴子。 但真正的過程并不像吹氣那么簡單。 多細胞生物慢慢地從簡單進化到復雜,它們的繁殖方式也發生了變化。 似乎不再像進化法則那樣向復雜的方向發展。 個體的形狀和構成變得復雜繁殖方式,而繁殖過程卻顯得簡單。 水螅會直接在母體上長出一個小個體,然后脫落。 單細胞芽殖酵母也采用這種方法。 一棵無心栽下的柳樹,可以長成參天大樹。 秋海棠的葉子、草莓的匍匐莖或薊的根都可以長成與其親本相同的個體。
生命的奧秘不再能夠用一條法則來統一。 不同的問題需要不同的原則。 為了更好地應對環境變化,個體需要進化出具有多種功能的細胞。 至于繁殖的方法,越簡單越好。 只有這樣,才能保證生命的快速延續。
以上介紹的都是無性繁殖。 自然界還有另一種主要的繁殖方式——有性繁殖。 有性生殖是通過兩個不同性別的細胞(通常來自不同性別的個體)的融合而發生的。 在此過程中,兩個細胞中的遺傳物質被交換并組合,產生與兩個父母不同的個體。 這樣的個體產生后,就可以利用自身突變獲得的優勢來適應不斷變化的環境。 物競天擇,適者生存。 高等植物和大多數動物都以這種方式繁殖。 由此看來,為了適應環境的變化,一味向簡單原則靠攏并不能解決問題。 因此,繁殖的演變不能用三言兩語來概括。
話又說回來,有性生殖可以很好地解決突變問題,那么為什么無性生殖能夠在復雜多變的環境中如此茁壯成長呢? 事實上,細胞內的遺傳物質在不斷復制過程中會產生一定的錯誤率。 這個錯誤率很小,只有2x10-4-10-6。 與有性生殖引起的變異相比,這種變異的幅度非常小。 ,但是使用無性繁殖的生物體往往繁殖速度很快并產生大量個體。 大腸桿菌繁殖一代需要20分鐘。 據此計算,在最佳條件下,一個細胞在8小時后可以繁殖到200萬個以上,而10個24小時后,可以超過10億個。 24小時后,細菌繁殖的數量可能會非常巨大,以至于難以計算數據和程度。 如此快的繁殖速度,很容易篩選出適應不斷變化的環境的變異個體。 這有點類似于生態學中提出的R策略,保證數量但不保證質量。 對于有性繁殖生物,常采用K策略,減少數量,節省能量,保證質量。
那么有性生殖好還是無性生殖好呢? 哪種繁殖方式是生物進化的方向? 得到答案非常困難,因為在相同條件下比較有性生殖和無性生殖效率的實驗非常困難。 但在2005年,新西蘭奧克蘭大學的一位研究人員和他在倫敦帝國理工學院的合作者成功地用酵母進行了這樣的實驗。 正常酵母可以分裂成基因幾乎相同并無性繁殖的新細胞; 它還可以產生僅攜帶母體一半染色體的孢子,并與其他孢子“交配”進行有性繁殖。 科學家對酵母進行基因改造,使其失去有性繁殖的能力,然后將其與普通酵母進行比較。 他們發現,在生存壓力較低的環境中,普通酵母和改良酵母的生長速度相同。 但如果提高溫度并在培養基中添加鹽,使生存環境變得惡劣,有性繁殖的酵母就會比無性繁殖的酵母生長得更快。 在地球超過30億年的生物進化過程中,前20億年生命停留在無性繁殖階段,進化緩慢。 在接下來的10億年左右的時間里,進化速度顯著加快。 除了地球環境的變化(如含氧大氣的出現等)之外,有性生殖的發生和發展也是一大原因。 在超過150萬種生物體中,從細菌到高等動植物,98%以上都具有有性生殖能力。 這似乎也說明了有性生殖的優點。
接下來的問題是,為什么無性繁殖的生物在數十億年之后仍然如此強大,沒有任何衰退的跡象。 關于進化論還有一個著名的假說——紅皇后假說,它說無論你多么努力,你都會發現你的生存對手對你構成的威脅仍然那么大,所以你必須不斷奔跑為了生存。 這個假設并不難理解,因為為了生存,捕食者必須跑得更快才能捕捉獵物,而為了逃避追捕,獵物也必須跑得更快。 只有這樣,才能挽救他們的生命。 這樣雙方都會變得更強大,因此每個物種滅絕的機會始終保持相同。 該假說認為,細菌、病毒和其他寄生蟲對宿主構成威脅,而有性生殖的進化是宿主避免傷害的一種方式。 通過這個假說,我們也可以理解無性繁殖作為細菌主要繁殖方式的存在。 所謂存在即合理。 無性繁殖一定有它的威力,更何況一些高等植物也能這樣生存。 至于其成因和機制,則必須依靠不斷的科學研究才能逐步揭開謎底。
生物繁殖是一個非常復雜的問題。 以上是兩大類,但對于某些物種來說,并不局限于某種形式。 比如水蚤,在溫度適宜、食物豐富的良好環境中,進行單性生殖,即產下單性卵,不需受精,就可以直接發育成跳蚤。 然而,雌雄同體是在不利的環境下使用的。 草莓可以使用匍匐莖進行無性繁殖,也可以產生有性繁殖的種子。 在有性生殖過程中,卵細胞與精子的結合通常發生在雌性個體體內,有時也發生在體外,例如海膽。 雄性和雌性個體在水中產生生殖細胞,卵細胞和精子在水中相互識別并結合。 說到這里,有些人可能會有疑問。 這么多水里的生物如果在水里繁殖的話,那不是很混亂嗎? 這就是大自然的鬼斧神工。 看似復雜、混亂,但卻相當嚴謹。 精子會使用酶打開卵細胞,然后進入卵細胞。 這種酶和卵細胞上的受體具有很強的物種特異性,只能一一識別。 因此,生物體的繁殖活動在浩瀚的海洋中有條不紊地進行。 通常我們說母親是最偉大的,因為她們從受孕到生產都很辛苦,但海馬和海龍卻并非如此。 當繁殖期到來時,雌性海馬悄悄地將成熟的卵產入雄性海馬的育囊中。 與此同時,他也將自己的孵卵養幼的職業轉移到了雄性海馬身上。 雄性海馬帶著這個中等大小的“包袱”艱難地生活著,經過20天左右的妊娠期,小海馬就會孵化出來。
無論是無性繁殖還是有性繁殖,目的都是為了傳承物種本身的基因。 選擇傳遞哪些個體的基因對于無性繁殖來說并不困難,但對于有性繁殖來說,則是繁殖過程中的重要一步。 為此,同性個體采取各種伎倆來贏得異性的青睞,并在追求愛情方面展開了激烈的競爭。
美在旁觀者的眼中。 不僅人對配偶有選擇,其他生物在繁衍過程中也有愛恨情仇。 雄孔雀會長出美麗的羽毛,畫眉會以戰斗的方式打架,有些鳥會發出溫柔、清亮或高亢、大膽的叫聲來吸引異性。 為了確保不同遺傳類型之間的雜交以產生優良的后代,植物會產生一種稱為自交不親和的現象。 當相同品系或基因型的生殖細胞結合時,就會發生不孕癥。 East表示,估計有超過3000種植物是自交不親和的,并且估計有一半的被子植物是自交不親和的。 哪些機制有條不紊地控制植物繁殖以及哪些蛋白質發揮作用? 隨著科學的不斷發展,答案正在慢慢揭曉。 我國科學家在植物有性生殖自交不親和分子機制研究方面取得突破性進展,鑒定出自交不親和花粉因子AhSLF-S2。 將該蛋白轉入自交不親和矮牽牛中,使其獲得自交親和性,從而確定該蛋白與自交不親和現象之間的相關性。 這項研究成果可以說解決了育種專家的一大難題,因為選出的優勢種往往會因自交不親和而無法遺傳。 如果找到不相容機制,未來的育種工作將會取得更多進展。
因此,生物體的繁殖不僅僅是通過繁殖方法來完成的。 繁殖前的選擇也至關重要,它決定了什么樣的基因型可以遺傳。 盲目地通過突變來獲取優勢基因是一種非常浪費的行為。 遺傳應該是生物體突變后進化的主要驅動因素,這也應該是生物進化的結果。
隨著科學知識的增加和科學技術的進步,科學家對生物繁殖的機制和過程有了更深入的了解。 面對飲食、醫療等方面不斷擴大的需求,生物生殖技術已經應用到了爐火純青的地步。 。 細胞融合技術和克隆技術正在迅速發展。 科學家們不再滿足于在田間辛勤工作,正在利用分子技術來實現更高效的育種。 甚至不同物種的細胞也可以融合在一起形成一個細胞。 卷心菜、煙草、煙草、西紅柿、土豆等都是用這種方法繁殖的。 隨著多利羊的誕生,克隆技術逐漸被人們所熟知。 將一只羊的體細胞細胞核放入另一只被去除細胞核的羊的生殖細胞的細胞質中,利用第三只羊的子宮誕生小羊。 現在不僅羊可以克隆,兔子、牛、豬也都克隆成功了。 中國科學家仍在努力解決克隆大熊貓的問題,這對于保護瀕危野生動物具有重要意義。
說到這里,我們不得不思考,未來的生殖方式會如何演變? 地球上的一切將如何生存? 我看過一部叫《上帝之子》的電影,講述的是未來世界,人類失去了繁衍能力。 人們不斷衰老卻看不到新的生命,生活變得可怕而絕望。 所以我想知道生殖能力到底是大自然賦予生物的禮物還是弱點。 人類到底是大自然的玩物,還是大自然的統治者? 地球會毀滅嗎? 人類會滅亡嗎? 生命將以何種方式進化? 當環境越來越不利于生存時,技術進步能否彌補生活的缺陷? 生命的奧秘需要不斷的探索。 溫柔如微風拂過,微妙如銀針落地。 它無法觸摸,但只要你靜下心來,耐心等待,你就能時刻感受到它的存在。 科學總是令人興奮的。
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