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地球是生命的大家园，在上面居住的生物种类至少以百万计。从微生物（包括原核生物如各种细菌，真核生物如真菌、藻类、和原生动物等），植物（如苔藓、蕨类植物、裸子植物、被子植物等等）到动物（包括无脊椎动物如软体动物、环节动物、昆虫、和脊椎动物如鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类等等），生物的大小、形状、结构、功能千变万化。赏心悦目的绿叶、五彩斑斓的花卉、翩翩起舞的蝴蝶、鸣腔婉转的鸟儿，构成了我们周围生气勃勃，多彩多姿的世界。

仔细观察一下，就会发现生物的这种多彩多姿，在很大程度上与生物的性别有关。地球上的绝大多数生物，特别是多细胞生物，都分“雌”和“雄”两性。有性生殖是地球上多数生物的繁殖方式。植物开花、蝴蝶双飞、孔雀开屏、人类求偶，都是生物“有性生殖”的表现。如果生物不分性别，这些绚丽动人的情景都不会出现，这个世界会单调沉闷得多。

我们的祖先早就发现了这种现象，并且发明了专门的词汇来形容两性。比如用“男”和“女”来形容人的两性，用“公”和“母”来形容动物的两性，用“雄”和“雌”来形容植物的两性，或泛指生物的两性，相当于英文的“mal”和“fmal”。

多数生物分“雌”和“雄”两性，是一个客观事实，所以大家都习以为常。但是如果要问，为什么多数生物要分“雌”和“雄”，就不是一个容易回答的问题了，因为地球上还有不分性别的生物。

比如许多细菌，它们的繁殖就是简单地“一分为二”。蚜虫也能“孤雌胎生”，母蚜虫自己就能生出小蚜虫来，而不需要公蚜虫。这样的生殖过程直接而“简单”，即一个生物体就可以“自力更生”，繁殖出后代来，而不像异性之间的“寻偶”、“求偶”、“竞争”、“交配”那么麻烦。细菌和蚜虫能办到，为什么其它生物办不到？

为什么多数生物要采取更加“麻烦”（有时还是代价很高）的“有性生殖”方式呢？

从“无性生殖”到“有性生殖”

要回答“有性生殖”的问题，我们先要看看生物为什么要生殖，如何生殖。

生物是高度复杂，同时也是高度脆弱的有机体，不可能成为永远不死的“金刚不坏之身”。要使种群能够延续下去，就必须要有不断产生下一代同类生物体的方法。这就是“生殖”。

对于单细胞生物，生殖方式可以比较简单，就是“一分为二”。遗传物质（DNA）先复制，然后细胞分为两个，各带一份遗传物质。“女儿细胞”和“母亲细胞”模样类似，结构相同。

酵母菌用“出芽生殖”，“女儿细胞”比“母亲细胞”小，脱落以后再长大。对于多细胞生物，“一分为二”就比较困难了。水螅的“身体”只有两层细胞，也可以进行“出芽生殖”，即在“躯干”上长出小水螅，再脱落变成小水螅。

但是对于结构更加复杂的动物，用“分身术”来繁殖就越来越困难了。蚯蚓断成两截后再长回“全身”，蜥蜴断尾后长出新尾巴，都只是身体失去部分的“再生”，而不是繁殖的方式。即使低等如蚂蚁、蝗虫那样的动物，都不可能用“出芽”，或“分身”的方式来繁殖后代。高等动物就更不用说了，谁能想象人的身上长出一个“小人”来，脱离以后变成一个新的人？

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植物的“灵活性”要大一些，因为植物的基本结构比动物简单，不像动物那样有那么多种系统和细胞类型。很多植物也没有固定的形状，“身体”的结构不需要像动物那么严格，只要能长出新的根、茎、叶就行。在哪里分支，在哪里长叶，关系都不大。而且许多植物都有“分生组织”，在其一生中不断分化形成其它类型的植物细胞，相当于植物有“全能干细胞”，所以“分身术”在一些植物中行得通。

比如一些苔藓就可以用把身体裂成几段的方法来繁殖，“落地生根”的叶片能在边缘上长出小的茎叶结构和细根，接触土壤以后可以长成新的植株。这有点像酵母的“出芽”生殖，只不过是出的“芽”是多细胞结构。我们也可以用人工的方法让一些植物的茎或叶长成新的植株。不过植物用“分身术”只能“就近”产生后代，效率不高，多数植物已经不采取这种办法来繁殖了。

对于多数复杂生物（无论是动物还是植物），更常见的繁殖方式是把遗传信息（DNA）“包装”到单个特殊的细胞中，再由这个细胞（单独或与其它带有同样繁殖使命的细胞融合成一个细胞）发育成一个生物体。也就是说，复杂生物的身体都是由一个细胞发育而来的，这是地球上多细胞生物繁殖的总规律。我们把这种负有“传宗接代”任务的细胞统称为“生殖细胞”。用“生殖细胞”产生下一代的方式有多种。

最简单的方式，就是生物形成自身就能长成新生物体的“生殖细胞”。它由“有丝分裂”（用细胞里面“纺锤体”中的“细丝”把复制出来的两份遗传物质“拉”开，分别进入两个新细胞的过程）产生，遗传物质和母体细胞完全相同。它不需要与其它细胞相互作用就能发育成新的生物体，所以是“自给自足”的。这就是“孢子”中的一种，叫做“分生孢子”（Conidium）。

比如一些霉菌就是用这种方式来繁殖的。这种繁殖方式其实和细菌和酵母的分裂繁殖方式没有本质区别，也是靠分裂繁殖，但是却进了一步：细菌和酵母分裂出来的细胞还是以单细胞形式生活，而霉菌“身体分裂”形成的“生殖细胞”（孢子）却能够重新长成多细胞的生物体，说明这个细胞已经发展出了“分化”成身体里面各种细胞的能力，也就是现在我们说的“干细胞”的能力。而且孢子可以耐干旱，在恶劣环境中长期存活，还能随风或水移动到新的地方，在那里发育成新的个体。

这种靠“孢子”来繁殖的方法也属于“无性生殖”。和单细胞生物的“无性生殖”一样，后代和上一代的遗传物质相同，所以是上一代生物体的“克隆”。这种方式简单经济，多细胞生物常常可以同时产生大量的“分生孢子”，而且每个孢子都是“自力更生”的。在生活条件好的情况下，能迅速增加个体的数量。而且“无性生殖”的后代能够比较忠实地保留上一代的遗传特性，短期来讲对物种的稳定性有利。

既然如此，为什么多数生物（无论是动物还是植物）要分成“雌”和“雄”两性呢？“有性繁殖”的过程远不如用“分生孢子”繁殖那样直截了当，而是要困难和复杂得多，为什么多数生物要“自找麻烦”呢？

这是因为“无性生殖”虽然简单有效，也有缺点，就是遗传物质被“禁锢”在每个生物个体和它的后代身体之内，只能“单线发展”，与同类生物中别的个体中的遗传物质“老死不相往来”。也就是说，每个生物体在DNA的进化上都是“单干户”，对于自己和自己后代DNA的变化“后果自负”，“自生自灭”。某些个体中DNA中新出现的有益变异也无法和“别人”共享。这样，不同的个体在适应环境的能力上就可能有比较大的差别。

对于单细胞生物来说，这不是问题。单细胞生物一般繁殖极快，在几十分钟里就可以繁殖一代。那些具有DNA有益变异的个体很快就可以在竞争中“脱颖而出”，成为主要的生命形式，那些差一点的就被淘汰了。而且单细胞生物每传一代，就有约千分之三的细胞DNA发生突变，这些发生突变的细胞中一般能够出现能适应新环境的变种，通过迅速的“改朝换代”，单细胞生物通常能够比较好地适应环境的变化。

但是对于多细胞生物来讲，这个“战略”却不灵。多细胞生物换代比较慢，常常需要数星期，数月，甚至数年才能换一代，“进化”赶不上环境“变化”。而且个体淘汰的代价很大，因为每个被淘汰的个体都相当于成千上万，甚至上亿个单细胞生物。如果同一物种的不同生物个体之间可以进行遗传物质的“交流”，就可以“共享”DNA的有益变异，增加每个生物体中DNA的多样性（即各种基因形式的组合），相当于“预先”给环境的变化做了准备，物种延续下去的机会就增加了。

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不过多细胞生物之间直接进行遗传物质的交换是很难实现的。一个生物体细胞里面的DNA怎么能跑到另一个生物体的细胞中去啊。就算直接的身体接触可以转移一些DNA到另一个生物体身体表面的细胞里去，也很难做到那个生物体的每个细胞都能得到转移的DNA。但是我们前面讲过，多细胞生物最初都有一个细胞的阶段，如果这些单细胞阶段的生物能够彼此融合，成为一个细胞，就能把两个生物体的遗传物质结合到一起。由于以后身体里面所有的细胞都由这个最初的细胞变化而来，身体里面所有的细胞都会得到新的DNA。

这种用“生殖细胞”融合的方式产生下一代的繁殖方式就叫做“有性生殖”，以区别于没有“生殖细胞”（比如“分生孢子”）融合过程的“无性生殖”。所以“有性生殖”可以定义为“把两个生物体（通常是同种的）的遗传物质结合在同一团细胞质中以产生后代的过程”。来自不同生物体，彼此结合的生殖细胞就叫做“配子”，有“配合”、“交配”之意，以区别于没有细胞融合的“孢子”。

不过这个过程会立即产生一个问题。如果两个生物体的遗传物质结合在一起，那么融合产生的细胞里面就有两份遗传物质，生物学上叫做“双倍体”。如果“双倍体”生物产生的“生殖细胞”还是“双倍体”，两个“生殖细胞”融合后的细胞就会是“四倍体”，再往下的生物就会依次变成“八倍体”、“十六倍体”、“三十二倍体”……。如果是这样，“有性生殖”的生物很快就会“吃不消”了。哪个细胞能“装下”这样以几何级数增加的遗传物质啊。

不过生物体是很“聪明”的，能“防患于未然”，在形成“生殖细胞”时就把这个问题预先“考虑”到了。进行“有性生殖”的生物一般是“二倍体”。在形成“生殖细胞”时，先把遗传物质减半，形成“单倍体”。这个过程叫做“减数分裂”。两个“单倍体”的“生殖细胞”再融合，就正好恢复了生物正常的“双倍体”状态。这样，“有性生殖”就可以一代代地进行下去了。

而且“减数分裂”的作用不只是把遗传物质减半，而且还能在两份DNA之间进行交换。两份DNA分子先是按照序列的相似性和对应性排在一起，然后不同DNA分子上的对应片段随机互换。这样得到的DNA分子就是两份遗传物质的“混杂物”。这个过程叫做“同源重组”（HomologousR

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