由性染色體區分性別的生物,相對於無性染色體有性生殖的生物,其在進化中優勢在哪裡?

並不是要問有性相對於無性的區別,而是看到wiki上關於y染色體出現之前的性別區分是這樣描述的:許多屬於變溫動物的脊椎動物是沒有性染色體的。它們的性別由外界環境因素而不是個體基因型決定。這種動物中的一部分(例如爬行動物)的性別可能取決於孵化時的溫度;其他則是雌雄同體的(亦即它們每個個體中同時能產生雄性和雌性的配子)。
那麼同樣是有性生殖,為什麼進化的趨勢是向有性染色體的方向發展?


通過染色體決定性別有以下幾個好處:
1). 性別比例比較穩定,不會出現因為環境異常而致使性別比例不均衡。
2). 性染色體可以富集sex-bias的基因。所謂sex-bias基因,就是一些對一種性別來說有利,但對與另一種性別有害的基因。比如說,XY系統中,Y 染色體會大量積累雄性有利的基因或者突變,即使這些基因可能對雌性有害(比如Y染色體上很多只在睾丸或精細胞上表達基因),但由於Y染色體從來都不會在雌性中出現,這些基因也不能傷害到雌性。
但缺點也很致命:
性染色體形成後,在減數分裂時就不會像常染色體一樣進行聯會。換而言之,一對性染色體之間永遠不會出現遺傳物質的互換,這樣性染色體就會不斷積累與對方不一樣的突變,而那個只在一種性別中出現的染色體就會不斷的退化。以XY為例,雌性減數分裂時兩個X就有機會進行聯會,從而保證X染色體的穩定性。但雄性中,X染色體和Y染色體從來就不會聯會。由於從來都沒有聯會的機會,Y染色體無法保持穩定,只能不斷的退化,最終要麼變成XO的性別決定機制,要麼變成環境決定型,要麼重新生成一對性染色體。

而環境決定性別最大的壞處就是環境出現較大變化時,性別比例不穩定,但同樣有如下的好處:
1). 雄性和雌性發育時所需的最佳環境不同,用溫度決定性別可以保證在適合的環境中發育成適合的性別。 比如說 spotted skink 蜥蜴,低溫比較容易產生雌性,這樣雌性一般出生在早春時期,可以在性成熟前積累較多的營養。
2). 方便父母選擇性別: 在環境決定型生物中,父母可以通過改變產卵的時間而控制後代雌雄比例,從而使後代更容易找到對象繁衍下一代。這個現象同樣在spotted skink 蜥蜴中出現。詳見http://www.nature.com/nature/journal/v468/n7322/full/nature09512.html

實際上,進化的趨勢是並非是簡單的向有性染色體的方向發展。人們之所以有這樣的印象,很有可能是看到了鳥類和哺乳類是性染色體決定的。不過鳥類和哺乳類進化歷史較為短暫,而且都是溫血動物,不太容易產生溫度決定性別的機制。在爬行動物,兩棲動物和魚類中,性別決定機制極為複雜,有像哺乳動物或鳥類一樣的純粹染色體決定型,有純粹的環境型,有混合型,還有亂七八糟不知道是什麼型(如著名的模式生物斑馬魚)。而且這些動物目前都生活的很好,成功的適應了自己生存的環境,應該同樣認為是進化的方向。當然,具體一種生物選擇什麼樣的性別決定機制,這是取決於歷史的遺留及目前的環境的。


謝瑤
本來只想點個贊潛水了,但是看到人家評論區又忍不住補充
外行對於【進化】的誤解在於,有進化就有退化,這是像數軸上有正數就有負數一樣簡單的想像
但實際的【進化】不是一維的,而是多維度的,在不同的環境下產生不同的選擇,所以不少有點專業知識的人會反對用【進化】這個詞而改用【演化】
如果單從環境適應性上說,高等複雜的生物適應性不一定優於低等原始簡單的生物,甚至高等生物是奢侈品物種。就好像權貴是少數群體,似乎活得更精彩更令人嚮往,但權貴很嬌貴,吃不了苦幹不了活,環境適應性差,且不論共同富裕到了什麼程度,更奢侈的人群都還是少數
排除了適應性上的優越,之所以還認為高等生物是【進化】方向,是因為我們更多的會關注研究複雜的事物。然而低等生物的進化從未停止,低等生物的種群擴大速度一直高於高等生物,一種大型動物產生的同時就有數倍數百倍的微生物跟著一起出現或者說繁榮。就好像發明汽車就會繁榮一條基礎產業鏈一樣。高等生命絕非孤立進化的產物,不僅不會擠占低等生命的市場佔有,反而是共榮共生的,最明顯的例子就是轉基因技術已經極大的發展微生物人工進化,而且還會組合出更多的生物品種
還有就是推崇人類進化的成功,再套用人類自身的基因屬性去印象投射生物界的規則。沒錯人類的確是智能化最高的生物品種目前,但不代表人類所有基因屬性都是捆綁在智能優勢基因上的,沒有理由排除無性繁殖或無性染色體有性繁殖生物可以高度智能化的可能。甚至推崇智能化是進化趨勢也是對進化的誤解,【進化】只考慮環境適應性優劣,不評價結構複雜與否或智能化程度,智能化是為適應環境而出現的屬性,但非必須唯一的屬性,高智能也有妨礙適應環境的時候
我們看到的進化方向不是生物系統向某個或某類生物靠攏,而是在各個方向上尋求可能性拓展,八仙過海各顯神通。如果有必要,陸生動物還可以游回大海變成鯨魚海豚,有性繁殖也可能變成無性繁殖,人工進化也可以取消性染色體以改造某些高等生物的適應性能力
從無性繁殖到有性繁殖,絕不是有性更優越,而是環境出現了一些條件,可以供有性繁殖來發展,在生物界,無性繁殖仍然遠比有性繁殖普遍,你能說無性是被淘汰的?同理,魚類和變溫動物數量和歷史都又多又長,性染色體只是新一代後生,是新品種,而非取代性品種


謝邀~
不過真心不太想在知乎回答有關進化論的任何問題了!
@雪山象 和 @沈寒詡 的回答,都挺好的。
只想說一點,縱然「有優勢」,也不一定就是「進化的趨勢」。。。更何況那所謂的「優勢」還真沒有那麼優,不要騙自己,不要以為你贏了!
關於生物為什麼進化的那麼複雜,有一個比較新穎的理論,個人感覺這個理論還是比較有潛力的。國外有個大神的博客介紹過,介紹的很好,直接貼鏈接了。
Judge Starling
哥很忙,哥才沒空翻譯呢!更何況翻譯了也不會有人看的!想看的人自然能看懂的!(好吧我承認我英語太差翻譯不好)

貌似偏題了………………逃!


最終途,一類走向了逃脫環境之路,代表作——智能的人類。

一類走向了適應環境之路代表作——長壽的龜類。

細節見@象雪山。


在適應環境的前提下,它們演化得都很成功。但是在抵抗環境變化風險上,前者更具有優勢。

演化時間相對於氣候與地質變化時間來說過於短暫。依賴性越強的物種越容易在滅絕性災難中失敗。


推薦閱讀:

為什麼不管在哪個行業,在普遍大眾看來,男人都更有才華?
公公不高興我生了女兒,認為是我的問題,我該怎麼辦?
男性穿女裝上街是一種怎樣的體驗?

TAG:性別 | 進化論 | 生物學 | 進化生物學 |