十二

十二、生命性别的起源

1.生命何时出现性别之分?

1995年,张昀提出,原始生命在内外环境的共同作用下,经过30多亿年漫长的生物演化,在元古宙末即6亿多年前的晚前寒武纪产生了具有有性生殖方式的多细胞原植体生物,并在浅海环境达到了繁荣。在贵州发现的前寒武纪古植物化石,是全球已知的第一个具有有性生殖方式的生物化石。从微观形态比较得出,生命最迟在6亿年前出现了性别分化。

我们的地球,已经存在了46亿年。大约在35亿年前,生命只是一些单细胞;大约在18亿年前至19亿年前,地球的大气中开始有了氧气,这时除了有原始的原核细胞,又开始进化出了真核细胞,这是一种需氧代谢的细胞,它具备了出现多细胞生物和雌雄分化的可能。

1984年,在贵州中部的磷矿化石中,发现了多细胞化石,观察到类似现代某些红藻的果胞体和精子囊的有性生殖结构。同位素年龄测定是6亿2千万年,比代表后生动物的第一次适应辐射的伊迪卡拉化石群早5千万年。所以,性别分化大约发生在元古宙晚期,发生在后生动、植物最早能适应辐射之前不久。

原核细胞的繁殖是靠自身的分裂,而真核细胞出现了有性繁殖,繁殖率大大提高,一对细胞一次可繁殖出成千上万的后代。

任何一个有性个体都不可能将其基因型不变地传递到下一代。一个有性个体一生要产生成千上万的卵子或成亿的精子,如果原核细胞在遗传时有10个位点发生突变,那么它就会出现11种变异;而有性繁殖时,如果有10个位点出现突变,它就会有310种变异。

有性生殖给生物带来的第二个重大利益是使生殖与营养的分化、生物结构的复杂化和生物个体由微观体积向宏观体积转变成为可能。生命自从有了雌雄之分,就有了它的大量繁殖,就有了它的种类爆炸。动物与植物的遗传变异极大地增加,进化的步伐加快,生活变得更复杂、更丰富了。

2.恒温动物和冷血动物怎样生存?

动物可分为恒温与冷血两大类。人类属于恒温动物,正常体温37℃。但是鱼类、冬眠动物、浮游生物、小球藻、四膜虫等简单生物,它们能在-10℃到100℃左右的环境温度下生存,这是什么原因呢?

原来这些动物和植物都具有随环境温度变化而改变它们的膜质成分的本能。例如原核生物在温度下降时,会自动调节膜脂质分子的脂肪链饱和度,还能在磷脂中掺入含分支型酰胺链、环丙烷酰胺链,以便扩张分子的接触空间而降低相变温度,这种本能使它们能在-10℃到100℃左右的环境温度下生存。但如金鱼,当温度下降时,其膜磷脂的饱和度随之增加,反而使相变温度提高。那么金鱼靠什么来度过数九寒天呢?它是利用减小

变温生物赖以生存的本能。

3.猫眼发绿光、狼眼发黄绿光的原因

人眼的感光系统是视网膜,视网膜只有0.1~0.5mm厚,但结构复杂。视觉过程关键一环是把光讯号转换为电讯号。接受光讯号的部分是光感受细胞,包括视杆细胞和视锥细胞。光电转换是在眼睛内的光感受细胞、视锥细胞膜中进行的,视锥细胞膜是一种液晶膜。

视杆细胞外观呈圆柱形,外段由双层生物功能膜折叠成多层结构。多层折叠能增加光电转换效率。它不能分辨颜色,对光强很敏感,只要吸收几个光量子就会释放出刺激电讯号。视锥细胞为圆锥形,它的内部也是折叠着液晶光电转换生物膜。它对光强灵敏度小,但对颜色很敏感。光感受细胞含有光敏色素,处于液晶态,在光的照射下,由于液晶的“光生伏特”效应而产生电动势,把光脉冲变成电脉冲,通过神经系统传递给大脑,形成人们对景物的印象。

什么叫液晶光生伏特效应?镀有透明电极的两片玻璃板之间,夹有一层向列型或近晶型液晶,在强光照射下,电极间会出现电动势,这种现象叫光生伏特效应。欧阳钟灿提出,液晶分子排列的几何图形是能否产生光生伏特效应的决定性因素。分子长轴与电极表面相平行排列时,可以产生光电转换。分子长轴与电极表面相垂直排列时,就不发生光电转换。这个结论有助于说明视杆和视锥细胞膜内视紫红质分子为什么都以片状结构存在的事实。为了证明视杆细胞把光讯号转为电讯号是依赖于胞内感光分子的液晶结构,有人摘出大鼠眼睛,在48℃下观察,视杆细胞光电讯号转换正常,如加热到58℃再冷却,光照时就测不到电讯号,这是因为温度上升破坏了视色素的液晶排列结构。

夜行动物的眼睛为什么会发光?例如,在黑夜猫眼发绿光,牛眼发蓝光,狼眼发可怕的黄绿光。其实,动物眼睛里并没有光源,人们看到的动物眼睛的颜色都是反射光的颜色。动物的色素反光层排列成螺旋结构液晶,反射出与其螺距匹配的某个波长的单色光。这样的反射光由于黑夜光强十分微弱,但具有与背景不同的奇特色彩,于是显出各种不同颜色。

4.我们的手左、右不平衡是人类进化的产物

在历史的长河中,左手的重要职能被一些人忽视了。左手感知空间的灵敏度和准确性比右手还要略胜一筹。难怪体育明星(网球、足球、击剑、乒乓球运动员)中有那么多的“左撇子”。康普顿大学生理学教授何塞·鲁维亚认为:人的大脑分为两个对应而交叉的半球,一个支配语言,一个支配视觉、空间。多数的“左撇子”(四人中占三人)使用左手靠不支配语言的脑区,因而视、空感知机能的开发状况较好。

“左撇子”是一种客观事实,自然成为无数学者研究的目标。直到1987年,人类学家一直认为人类的大脑按半球分工,左半球管语言,右半球负责“感知空间”,就是说,“左撇子”现象为人类所特有,是人的“专利”。

然而,有人指出,猴子和其他动物中也有“左撇子”。早在5000万年至350万年前,地球上有一种类似“Makis猴”的人类祖先,他们攀树的姿势就是不对称的,身体的右手用来保持某种姿势,左手却无用武之地。直到1500万年前,人类祖先许多习惯像猕猴,用左手抓攀,右脚支配身体姿势,右手抓握东西。据20万年前考古发现,猿人用作武器的燧石,是用右手敲打成的。据对牙齿化石研究考证,猿人右臼齿磨损程度比左边厉害。美国得克萨斯大学彼得·迈克尼拉提出一种新理论,语言和右手优势早在猿人形成之前就已经存在了,人的双手左、右不平衡是人类进化的产物。