夏日消消气

大多数生物之所以只有两种性别，其实是因为这种交配方式能够产生可适应环境的后代最多，效率也最高。那具体是什么，咱们来具体分析一下。

有性生殖和无性生殖

我们知道，对于大多数单细胞生命而言，繁育后代的方式是无性生殖，通过自身一分为二的方式，将自我的遗传信息传递给后代，让后代拥有和自己完全相同的特征。

这种生殖方式的好处是：生物无需浪费能量去寻找配偶，也不需要交配，仅仅依靠自身就可以繁衍后代。

但坏处是，这种生殖方式繁衍的后代拥有的基因和父本完全相同，基因变异以及染色体变异的速度非常慢，因此产生新物种的速度也非常慢。这意味着如果地球环境发生一次较大的改变，那么整个种群很有可能灭绝。

有性生殖则可以避免这个危险，由于有性生殖的方式是并不准确的自我复制，每复制一次会出现1-3个的基因变异，其中大多数基因变异不会表现出性状，而有的基因变异完全不影响人类生活，有些变异表现出的性状很明显，比如：人拥有6个手指。

因此有性生殖可以促进基因交流，增加后代的基因多样性，虽然不是所有的基因变异，都有利于物种生存，但只要有一部分基因能够更加适应环境，那么这个基因就可以在种群中扩散开。

这意味着即使地球环境发生较大的改变，该物种也不会全部灭绝，比如：人类的演化。

这些变异导致增加新物种的概率提升，据研究发现，有性生殖产生的新物种速度，是无性生殖产生新物种的10倍。

因此，有性生殖相对于无性生殖更容易适应环境，所以现在地球上大多数生命通过有性生殖繁殖，少部分通过有性+无性生殖，比如：水螅；还有一部分通过无性生殖，单细胞生命就是如此。

为什么双性别占主导？

相对于无性生殖而言，有性生殖的后代可以更加适应环境，那么，为什么我们观测到的物种只有两个性别呢？有三个或以上的性别存在吗？

关于这个问题，我们可以思考一下。

• 假如一个物种有A、B、C三种性别，A可以与B、C分别配对产生后代，而B、C则无法交配产生后代。其实这样的话，可以把B、C看做是同一性别，因此该物种仍然是双性别。

• 假如一个物种有A、B、C三种性别，只有当这三者共同交配时才能产生后代。如果地球历史上真的出现过这样的物种，那么很有可能该物种在演化的过程中灭绝了。原因很简单，双性别的物种在寻找配偶时已经付出了大量能量，而3种以上性别则会造成，该物种在交配时浪费大量能量，以至于还未产生后代，就有大量个体灭亡。
• 假如一个物种有A、B、C三种性别，并且两两可以交配，那么造成物种交配时，由于基因多样性更多，因此后代个体差异较大，造成有些物种无法交配。

比如：某些后代在春天发情，而有些后代在秋天发情等等，这些也会造成产生新物种的速度直线上升。可能用不了几代，该物种的后代就会产生生殖隔离，某些后代只能寻找固定物种、与固定性别的配偶进行交配，因此又会回归到双性别时代。

通过以上我们总结一下：

• 单性别物种是交配最节省能量的方式，但产生的后代基因多样性不足，容易灭绝。
• 3种或者3种以上性别的物种，虽然产生后代基因多样性更丰富，但基因多样性太丰富，有可能在第一代之后，就很多演化出生殖隔离，从而又回归到稳定的双性别模式。
• 双性别是最节省能量，同时又能保证物种后代差异较小的交配方式，因此，大多数物种只有两种性别。

有没有多性别的物种？

在自然界中，确实存在一些多性别物种，比如四膜虫，该物种拥有7种性别。四膜虫拥有两个细胞核，其中一个细胞核（较小的细胞核）仅用于繁殖。

这个繁殖细胞核只包含一个1个完整的基因，其他6种性别就会淘汰。

而它在产生后代时，后代会在6种残缺的基因中挑选出一个，并组装成完整的基因，这个基因就是它的性别。 据研究发现，子代的性别是随机的。

以上这些看不懂也没关系，你只需要知道，四膜虫是单细胞生命，并且是多性别，每个四膜虫体内拥有一个完整的性别基因，和6个性别碎片，而它的后代的性别，会随机从6个性别碎片中产生。

钟铭聊科学

不过，还是有少量梦棱两可的例外

例如，以蛤虾为例，它们是甲壳类动物。蛤虾似乎具有三个繁殖品种：

• 携带两个Z染色体，雄性

• 携带一个Z和一个W染色体，雌雄同体；

• 携带两个W染色体，也是雌雄同体;

换句话说，通过三种可能的性染色体的配对产生了三种性别基因型。

这些配对是这样怎生的？这算三性吗？不过学者可能更同意认为蛤虾有三种“繁殖类型”，以解决是否应该将雌雄同体（ZW）视为独特性别的问题。

上图：蛤虾

某些收割蚁（Pogonomyrmex属）也可以说具有三性，甚至四性。这些蚂蚁按蚁群生活，每个蚁群都有一个蚁后。为了繁衍，蚁后需要与两种不同的雄性品种交配。她需要其中一种雄蚁的精子繁殖未来的蚁后，而需用另一种雄蚁的精子来繁殖未来的工蚁。因此，蚁群必须包括来自三种不同性别的“父母”的性细胞。每只蚂蚁有两个父母，但每个蚁群却有三个父母。（好晕~）

某些蚂蚁种群中甚至有四种性别。那是因为在此蚂蚁种群中有两种不同的蚁后，这可能是两种不同物种在基因上相互依赖的杂交所致。但有趣的是，如果这四种类型中的任何一种消失，整个蚁群系统就将崩溃。因此，可以将维持全蚁群系统生存所需的四种个体类型视为不同的性别。

总结

两个性别可能对生物的生存最有利，因而地球上的大多数生物只有两个性别，但自然界并非没有多个性别的情况，但发生这种情况的因素很独特。

小宇堂

美国西南部发现了一种新的变色龙，这是第一种被发现有三种性别的变色龙。 这种美国变色龙可以变成红色、白色或蓝色的，这就定义了它们在特定时间的性别。然而，作为变色龙，它们可以而且确实改变颜色，从而改变性别。具体来说，当两个不同颜色的变色龙面对面相遇时，就像经常发生的那样，它们都会变成第三种颜色。变色龙会保留这种新的颜色，直到下次与不同颜色的个体相遇。

事实上，颜色的变化就像脸红——一个表示“现在不行”的信号在两种不同颜色的变色龙熟悉到足以交配之前，可能会有数百次这样脸红的遭遇。对于这种变色龙来说，这种行为会导致可怕的问题:在繁殖开始之前单色化。如果这些变色遭遇导致所有的变色龙都变成相同的颜色，那就倒霉了，相同颜色的个体不能互相繁殖。在给定的变色龙群体中，单色化能否发生，关键取决于开始时每种颜色的个体数量。有些数字几乎总是迟早会导致群体的单一化，而另一些则从来不会。

想想14世纪欧洲30%到60%的人口被黑死病夺去生命。如果我们是基因非常相似或相同的无性生物，数量会是多少？90%还是99 %?由于有性生殖，每个人拥有不同的基因组成，这使得我们每个人对寄生虫或病毒的反应都有些不同:我们中的一些人死了，另一些人可能会受到严重感染但存活下来，还有一些人可能会在轻微感染。对于无性生物，每个个体的反应都是一样的。对于寄生虫或病毒来说，这相当于所有的房子都使用同一种锁。找到钥匙，你就中头彩了。当这种情况发生时，无性繁殖生物一下子就灭绝了！

军机处留级大学士

简单来说，这也是生物进化的结果，或者说是自然选择的结果。

我们根据对化石研究的结果显示，地球上最早的生物是没有性别的，就像现在的一些病毒微生物一样，是采取分裂繁殖的方式。

而双性繁殖的方式也是在无数的分裂繁殖中慢慢出现的，生物进化就是这样，任何一种变化都是经过千百年，上万年的缓慢量变直到质变。很多诋毁进化论的人根本没有理解，也不愿意去学习，只是一厢情愿的认为某个物种或者变化是突然蹦出来的，然后他们就说这是不可能的，是错误的！实际上，他们自己假设的前提就错了，他们理解的进化论根本不是进化论。

分裂繁殖的好处是不需要寻找另外一个个体，这样繁衍的成功率就非常高，但是缺点是没有外来基因的参与，自身变化就很单一，后代适应环境变化的能力就较弱。因此一些个体的发展就倾向于多性繁殖。

生物界的变化是多样的，新的后代可能会出现不能分裂的，也可能出现单靠分裂不能形成完整后代的，这样可能就需要另外一个或几个个体来补充基因的完整。

因此可能在无数的尝试后，先是形成了单体双性繁殖的趋势，因为这种方式介于分裂繁殖和双性繁殖之间，也可以算是一种过渡。

再继续进化下去，逐渐出现了双性繁殖。双性繁殖的缺点是需要两个个体，有点是有新基因的参与，那么后代变化的可能性大大提高了，这也更加适应环境的变化需要了。所以，最终双性繁殖成为地球上生物的主要繁殖方式了。

我们可以设想，可能也出现过三性繁殖或其他的繁殖方式，但是，最适合自然环境的，最终还是双性繁殖。

大自然是神奇的，一切生物的演化和变化，都是自然选择的结果，但这个变化是漫长的，量变的积累最终才出现了质变。

寒萧99

自然界任何事物的进化（或演变）都有一个原则:简单化。

有性生殖是生物进化中的一个大跃进，但对于生物繁殖来说，两种性别已经足够了，因为对于绝大多数二倍体生物来说，两个性别各提供一半染色体，正好对应两种性别。

如果性别增加到三个、四个，情况就变得复杂了，那么势必会出现下面可能性的一种。

第一，必须集齐所有性别的个体才能繁殖，这样繁殖的难度就太大了，这样物种很容易走向灭绝。

第二，AB、Ac可以繁殖，Bc不能繁殖，这样一来，本质A成了一种性别，Bc是另一种性别。

所以两性是最有利于物种生存、繁殖、进化。

实验小超人

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我们的宇宙是稳恒态宇宙，在某些层次内确实在膨胀。圆球套圆球……圆球套比它小的许多圆球……大圆球套小圆球，我们地球之外还套了30几层的圆球面……每个圆球面有各自的中心有各自的对环流层。我们的物质世界非常庞大。我们的物质世界之外还有许多大型的物质世界。就是由这许多大型的物质世界组成的宇宙……稳恒态宇宙。宇宙代表整个空间而不是代表单一的大型物质世界。

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大型物质世界是单一的物质世界……各个单一的大型物质世界被真空隔离它们没有相连。宇宙包含了许多许多无数无穷尽的大型单一物质世界……我们就在其中一个大型物质世界内部。

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宇宙天文宗师

生物遗传基因我们找到了，是两条，一条来自父系，一条来自母系，只需要两种性别就能遗传延续了。生物存在意义就是遗传进化。使得自己的基因得以延续，两种性别最优化，还能促进进化。这也是大自然进化的结果。

红色微平台

起源于大自然。因为有黑天和白天存在，阳光照射和地球转动作用于两性存在。

博学孙先生

无性生殖适应能力差，三性别太复杂难以遗传，两个正好。

你看到的一切都是自然选择的结果。

老馒头簸箕

随着文明的发展，如今人们对多元性别越来越包容与认可，有更多地人同意社会性别（gender）和生物性别（sex）是不同概念，人的生物性别由染色体决定，而社会性别取决于人格、自我认同或主观意愿。但如果只讨论生物性别的话，在染色体正常、胚胎发育正常的情况下，人先天只有两种性别，男和女。

再想想我们周围的世界，常见的飞鸟、走兽、鱼虾、昆虫，几乎都有且只有雌雄之分。植物的情况稍微复杂一些，有些分雌株和雄株，有些雌雄同株但是分雌花和雄花，还有些则是在一朵花里藏着雌蕊和雄蕊，但从生殖细胞的角度来说，也都是精卵两种。当然，那些简单的生物，比如细菌、病毒，没有性别之分，但好像稍微复杂一点的生物，可以说都是分两个性别的。这是为什么？为什么不能有三种、四种或者更多种性别呢？

关于这一问题，已经有了不少的推测，下面就来介绍几种较受认可的原因。

原因一、效率最高原则

分裂生殖、出芽生殖、孤雌生殖等单性繁殖方式的优点在于简单，不愁找不到另一半，不必消耗额外的能量用于交配，也不怕交配时行动不便被天敌突袭。

而有性繁殖的优点在于可以有基因交流，增加后代的遗传多样性，使后代的性状更加丰富多彩，从而确保种群在复杂多变的环境中能得以延续。

简单来说，单性繁殖能确保产生大量后代，靠后代数量多，来争取有更多后代幸存；而有性繁殖能加速进化，靠后代有多种多样的表现，来争取香火不断。

在生命演化历史中，植物新物种的出现速率一直是动物的两倍以上，而多细胞真核生物产生新物种的速率几乎是单细胞真核生物和原核生物的10倍，这正是有性繁殖的功劳。

可是如果性别增加到三个、四个，情况就变得复杂了。假设生物的性别有三种，那么势必出现下面三种可能性中的一种——

第一，必须集齐所有性别的个体才能繁殖，这样繁殖的难度就太大了，大自然如此严苛，要想完成组队没那么容易，这么玩很容易玩脱走向灭绝。

第二，AB、AC可以繁殖，BC不能繁殖。这样一来，本质上就成了A是一种性别，BC是另一种性别，于是还是回到了双性别体系。

第三，AB、BC、CA任意两两组合都可以繁殖。

事实上，很多单细胞低等生物就是这么做的，例如四膜虫有7种不同的交配型，任意一种都可以与其他6种交配型的四膜虫进行接合生殖。很多进行孢子生殖的真菌也有2种以上的交配型，单倍体孢子不能跟交配型一样的孢子结合，必须与不同交配型的孢子结合，形成二倍体。还有人把各种真菌的交配型简单相加，创造出了“蘑菇有36000种性别”这么一句耸人听闻的话，其实每种真菌的交配型也只有2种或少数几种，就像人、黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩分别有2种性别，也不能得出“人亚科有8种性别”。

但是3种或更多交配型只在低等生物中存在，对于机体复杂、有多个器官分化、生活史较长的多细胞生物（尤其是脊索动物和绿色开花植物）而言，要进化出一整套具有完整功能的三性别体系，是很麻烦的事情，涉及到生殖系统、内分泌系统的巨大改动。

任意两两组合都可以繁殖的做法，找到另一半的难度似乎降低了，但既然是两个生殖细胞形成后代，那么两种性别就完全能够满足要求了。高等动物通过行动能力和感官来寻找伴侣，高等植物通过发展风媒、虫媒或自花授粉的技巧来增加传粉机会，从进化角度来说，都比增加一个性别要容易得多，而取得的“增加繁殖机会”的效果甚至更好，双性别体系自然就成了绝对的主流。

（两只四膜虫在进行接合生殖）

原因二、共同祖先假说

现存的动物和植物，都源自共同的单细胞真核生物祖先，区别只是在于植物的祖先俘获了可以进行光合作用的细菌，并逐渐通过内共生形成叶绿体，从此植物走上了光合自养的道路，动物则继续靠异养过活。

于是，祖先决定接合型的基因被代代相传，逐渐变成了决定产生何种配子的基因，这一假说在藻类上得到了验证。

当年，随着生物的不断进化，多细胞生物开始登上了舞台，一种名为强壮团藻（学名Volvox carteri）的藻类就是最原始的多细胞生物之一。2014年的一项针对强壮团藻的研究，揭示了从“交配型”到“雌雄两性”的演化历程。

强壮团藻有一种MID基因，具有这一基因的个体产生精子，而缺少这一基因的个体则产生卵子。在另一种与强壮团藻亲缘关系较近、但进行接合生殖的单细胞藻类中，MID基因决定的是接合生殖时这个细胞所表现出的交配型。可见，具有差异性的交配型正是性别的始祖。

基于此，有人推测，现存的高等动植物都源自于共同的单细胞祖先，而祖先所具有的2种交配型，就成为了后来的2种性别的雏形。

（强壮团藻）

原因三、避免疾病扩散

在漫长的生物进化路上，每一次基因突变都是偶然、随机发生的。

有些突变恰好是同义密码子或发生在非编码区，不会改变什么；有些突变会导致重要的蛋白质改变，使生物直接早期死亡，这一突变也就无法被保留下来；还有些突变则会带来崭新的性状，让同种生物个体之间产生差异。

与生存和繁衍无关的差异，各个选项都可以保留下来，例如A型血和B型血。可一旦这差异涉及到是否容易让天敌或猎物发现自己、是否能适应当地的气候条件、是否受到异性的青睐、是否能够打赢竞争者等等，那么各个选项就有了优劣之分，占优的选项能得到更多的机会被遗传下去，逐渐成为主流。

在生存和繁衍的压力下，偶然、随机发生的突变，能不能被保留下来，成了近乎于必然的事情。

大自然似乎有着它自己独特的智慧，多种交配型且可以任意两两组合产生后代的繁殖方式，固然增加了交配的概率，却也让基因缺陷造成的遗传病、线粒体异常造成的代谢疾病和病原体造成的传染病有了更多扩散的机会。

一项针对瘿小鼓翅蝇（学名Sepsis cynipsea）的研究证明了这一推论，研究者将鼓翅蝇分为几组，每一组的雌虫可供选择的雄虫数量各不相同，最多的一组有10只雌虫和90只雄虫，最少的则是人为配对，毫无选择余地。之后，让这些鼓翅蝇的后代进行近亲繁殖，结果证明，当雌虫有选择时，后代可以近亲繁殖20代以上，而雌虫毫无选择的组的后代，只繁殖了10代就灭绝了。这是因为在毫无选择余地的情况下，即使是正常来说不会被雌虫看上的“残次”雄虫也获得了交配的机会，它们基因组中的严重有害突变也得以传播给后代，进而在近亲繁殖的过程中迅速积累，导致了“团灭”。

当繁殖具有一定难度，就形成了性选择，在大多数有性繁殖的物种中，都是由雌性选择优秀的雄性交配，基因有缺陷的雄性不容易获得交配的机会，这样就能让那些不利于生存的突变被筛选掉。

同样的，携带病原体或是线粒体异常的个体，在较高的繁殖压力下，也会因为得不到交配机会，而无法将疾病传播给同类和后代。

（瘿小鼓翅蝇）

【参考文献】

1. Matt Gage. Evolution: sexual arms races. Curr Biol. 2004 May 25; 14(10): R378-80.

2. Joshua P Scholl, John J Wiens. Diversification rates and species richness across the Tree of Life. Proc Biol Sci. 2016 Sep 14; 283(1838). pii: 20161334. doi:10.1098/rspb.2016.1334.

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關鍵字: 生物 大多数 性别

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