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两性生殖的起源

王艳

2018-05-23 00:59 来源:admin

  澳大利亚的古生物学家发现,大约在距今3.8亿年前,小肢鱼发明了人类今天普遍存在的两性繁衍方式。

  澳大利亚的古生物学家发现,大约在距今3.8亿年前,小肢鱼发明了人类今天普遍存在的两性繁衍方式。

  澳大利亚科学家埃克尔斯(John.C.Eccles)在《脑的进化》一书中提到,脑的进化是从鱼的大脑进化到爬行动物的大脑,再进化到哺乳动物的大脑,最后进化到人类的大脑。其实,从鱼到人的进化是一个全面的进化,包括人的相貌、体型等。不过,如果没有生殖繁衍方式的进化,也就不会有人的所有进化。

  人类的繁衍必须要有精子与卵子结合,而精子与卵子的结合又必须依赖两性生殖器官的交媾。尽管今天两性之间的性行为已经有了更为复杂的内容,但是,性交的发明者是鱼类,确切地说,是盾皮鱼中的小肢鱼发明的。

  盾皮鱼是最原始的有颌动物,人发展为上下颌的面容也是从盾皮鱼(也称初始全颌鱼)开始的,那时距今4.4亿至3.6亿年。现在,被称为“脸”的人的面容上的大部分骨头都能从盾皮鱼的上下颌上找到对应的骨骼。不过,那时的盾皮鱼还进化出了一种让今天的人类遵循的繁衍行为两性性器官交配。大约在距今3.8亿年前,小肢鱼发明了今天既让人愉悦痴迷,又让人面红耳赤的两性性行为。

  澳大利亚弗林德斯大学古生物学教授约翰·朗(John Long)等人在2014年10月19日的《自然》杂志上发表了一篇文章论证这个发现。他们对栖息于今天的苏格兰、爱沙尼亚和中国的小肢鱼(Microbrachius)进行了长期研究。在过去的时间里,他们一直难以明白这种长度仅有约8厘米的鱼类身上一些器官的功能是什么。

  他们对小肢鱼化石进行外观研究时发现,有些小肢鱼腹面躯体甲壳末端有一对奇怪的侧枝。这种侧枝结构与之前发现的褶齿鱼类的鳍脚十分相似,但不属于鱼类传统的鳍。一般鱼类按鱼鳍所在部位可分为背鳍、臀鳍、尾鳍、胸鳍和腹鳍等,它们有着多种功能,能对鱼起推进、平衡及导向的作用。

  小肢鱼侧枝鳍脚与众不同,现在,研究人员才明白,这种鳍脚就是由雄性软骨鱼类腹鳍变异成的适应体内授精的交合器。约翰·朗等人认为,侧枝鳍脚是小肢鱼雄性外生殖器的骨骼部分,雄鱼的L形鳍脚是一种“交合突”,而雌性小肢鱼的化石则没有这种侧枝,取而代之的是一对骨板,相当于雌鱼的“交合槽”,用来夹住雄鱼的生殖器官以便交配。因此,“交合突”相当于今天人类男性的阴茎,“交合槽”相当于今天人类女性的阴道。

  不过,雄性小肢鱼的外生殖器向侧面伸出,与身体几乎成90度,似乎难以与雌鱼交配。于是,研究人员推测,小肢鱼在交配时是雄鱼和雌鱼并排而行,它们的带关节的硬质胸鳍互相挽住,雄鱼把向侧面伸出的“交合突”伸到雌鱼身体下方,由雌鱼的“交合槽”夹住,完成体内授精过程。

  利用这种方式,雄鱼可以进入雌鱼体内,定向和定量地向雌鱼输送精子。今天有人说,性行为是人类与生俱来的本能,尽管在性学家和生理学家看来,这种说法并不完全对,但是从进化的源头看,也有部分正确性。因为人类的最早祖先早就拥有了这一本能,否则,人类是不会进化出来的。

  小肢鱼为何要采用这种两性性器官交媾的方式来繁衍后代呢?研究人员可能无法用今天人类的性行为的复杂性和多样性来解释,如不能用性带给人的男欢女爱来解释,但是却可以用繁衍的效率来解释。于是,就要区分今天鱼类的三种繁衍方式,卵生、卵胎生和胎生。

  卵生就是雌鱼直接把成熟的卵产在水中,雄鱼跟进,把精子射到卵子上进行授精,然后受精卵在水中发育并孵出幼鱼。鱼类的生殖和繁衍大多采用这种方法。雌鱼产的卵是直接排在环境中,不会受到保护,就可能被其他水生生物吞食。其次,雄鱼跟在雌鱼产卵之后排精,对卵子授精类似广种薄收一样,目标性不太强,就像霰弹打鸟一样,有效果,但效率不高。

  以这种方法繁衍后代,雌鱼就要排出大量的卵,如鲤鱼和鲫鱼每年要产出数10万粒卵,翻车鱼产卵最多达3亿粒。所以,卵生鱼的受精率较低,但产量较大。

  鱼的卵胎生是,鱼类的卵在雌鱼体内受精,受精卵在生殖道内发育,与母体在营养上联系不大,在发育过程中,胚胎所需营养就像卵生那样完全靠卵子本身营养供给,所以这是一种体内授精和不完全的体内生长形式。孔雀鱼、剑尾鱼、海鲫等鱼类和一些鲨鱼就是卵胎生。雌鱼发情后,腹部逐渐膨大,出现黑色胎斑。此时,雄鱼会不断追逐雌鱼,然后把交合器插入雌鱼的泄殖孔排出精子,进行体内授精。

  显然,卵胎生要比卵生更有效率和安全,也更为进步,受精率和存活率较高。这种方式当然也是从小肢鱼那里遗传而来。

  鱼的胎生是,雄鱼对雌鱼体内受精,受精卵也在体内发育成熟,受精卵形成的胚体与母体发生血液循环上的联系,其营养不仅来自卵黄,也需母体供给,是一种体内授精体内生长的繁殖模式。胎生鱼类很少,只有少数的软骨鱼类,如灰星鲨和真鲨等才采用胎生。在繁殖季节,雄鱼通过交合器把精子排入雌鱼的泄殖孔,然后精子与卵子在雌鱼体内结合,受精卵再形成胚胎,发育中的胚胎与母体通过血液循环得到营养供应,并且母体孕育小鱼的地方也起了变化,造成类似哺乳动物的胎盘样构造,但还有很大差异,所以称为假胎生,以示与哺乳动物真胎生的区别。

  这种情况已经类似于哺乳动物和人的胎生,显然也是从小肢鱼那里继承下来的。由于胎生受到保护的程度很高,所以这种方式所产的后代不多,一般只有几尾,最多也不过十多尾,却是高效的。

  所谓的高效当然是从种群繁衍的付出与获得之比来计算的。鱼类的卵生要求鱼类广种薄收,所以付出得多,收获得少,因为后代得不到保护。而胎生由于能保护后代,后代的存活率高,亲代付出的成本和能量则较低。

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