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为什么来自两性生殖细胞通常一个大一个小
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时间
2020-01-01 06:43:13
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789

 

可发育的生殖细胞常由两个独立个体分别产生然后融合而成,这在基因多样性上的用处自然不用多说,来自不同个体的两个生殖细胞融合可以很好的促进生命体的性状变异,还可以保证较低的遗传病和遗传缺陷发病率。但是这样的回答仍然还是没有解决为什么有两性这个问题啊,为什么几乎没有生物进化出单性别的物种,想象大家见到谁都有机会ooxx进行繁殖,根本不用费心找异性。这难道不是生殖效率更高么?为什么两个性别性状差异这么大?两种生殖细胞(比如精子卵子、花粉和胚珠)的大小和性状通常也差距非常大?这个问题可以通过估算的方法来讨论~这是一个比较抽象的模型,并不是精确适用于所有个体。所以还要是注意领会精神~。(按照物理学的讲法,这是一个唯象理论。)-----------------------------------------------------正文的分界线-----------------------------------------------------首先假设这个生命体已经进化出了,来自俩个体的两个细胞融合成一个受精细胞,才能发育成胚胎的机制。融合在一起的两个细胞的生产都是需要能量的,其内部都会存在蛋白质,糖元,遗传物质等等各种能量满满的有机物。所以我们假设两个个体生产出来的细胞中所含能量分别为与。当它们发生融合之后,形成的受精卵的能量为一个受精卵总是需要含有足够的养分和物质才能成功发育成个体,所以成功融合的两个细胞,它们的与之和应该有一个不能太小的值。我们假设对于某一个物种,这个值是固定的。接下来考虑受孕的部分,我们都知道生殖细胞产得越多那么受孕几率肯定越大,但是显然个体能力有限,比如姑娘每周来三次大姨妈是肯定没人受得了的。所以我们假设个体A与个体B单位时间内,能够生产出的靠谱的生殖细胞所蕴含的总能量是有限的,分别为和。再设生产速率为和,就可以得到:和现在首先我们思考这样的一种环境,A与B都分别以一定的速率向里面排放自己的生殖细胞。并且两种细胞在环境中的移动可以看作是随机的。可以想见,如果生殖细胞的死亡周期恒定,那么环境里的A、B细胞浓度与应该和他们的生产速率和成正比。,生殖细胞能够继续发育需要两种细胞的融合,显然融合需要两种细胞碰在一起才可以。单位体积内里的一段时间内,A、B两种随机运动的粒子,发生有效碰触碰的次数和A、B的浓度分别成正比。同时也就是和他们的生产速率之积成正比。回想一下,生产速率可以由单位时间内总的能量除以每个生殖细胞的能量来表示。再考虑两个细胞总能量固定为,也就是那么有效触碰的概率就正比于:这时候问题来了,什么样的进化策略才最有益于P的提高呢?重点来了,注意上面式子的分母。如果非常接近0(此时A细胞所含能量低,生产速率高),或者非常接近(此时A细胞几乎蕴含所有继续发育需要的能量和物质,但生产速率低),都可以让变得非常大。这就是几乎所有生物都选择了让两种生殖细胞形态差异巨大的原因。有利于繁殖的最佳的策略就是让一种生殖细胞细胞尽量集中全部的物质和能量,然后让另一方产生大量有完整遗传物质但是仅需要极低的能量就可以生产的生殖细胞。例如动物的精子和卵子,植物的花粉和胚珠,都是类似的道理。所以故事可能是这样的:一开始大家只是进化出了两种细胞融合的生育方式,这时候两个个体性状还很类似。后来分工的方式就占了优势,一方生产单个大细胞,另一方生产大量小细胞的基因渐渐传了下来,于是就朝这个方向一去不复返地进化了下去了。(按照物理学的说法,这叫对称性破缺)这个物种中的两种个体为了适应这样的生殖细胞生产模式以及其带来的一系列后续问题,渐渐进化出了迥异的不同性状,这就是两性的起源。而这一切的背后,其实是数学在捣鬼。

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