文章專區

2019-09-01基因之上,演化之下從生物觀點雜談兩性 597 期

Author 作者 林翰佐/銘傳大學生物科技學系副教授,本刊總編輯。

雌雄有別的背後

翻開49年前《科學月刊》第9期,一篇名為〈生兒育女〉的文章吸引筆者的興趣。華人世界中,對於生男、生女似乎有些根深蒂固的執念,弄璋弄瓦一事總是家族當中紛爭不合的來源。在古老年代中,雄性是主要勞動力的來源,也是國家總體戰力的基礎,所以重視男丁有其必然性。

然而,這並不意味著雌性就是油麻菜籽命,只能嫁雞隨雞、專司生育。在社會變遷速度遠大於生物演化的今日,人類生活已有相當程度的改變,對於「能力」的標準也有很大的不同。女性細緻的思維、較為出色的語言及溝通能力,也許更能因應現今世界的需求。現代人生男生女是否仍需如此執著,其實值得深切思考。
 

有性生殖裡同中求異

從生物學觀點來說,性別的存在主要是基於有性生殖的需要,有性生殖是生物因應環境變化中相當美妙而有效率的方式。老子曾於《道德經》上說:「天地不仁,以萬物為芻狗。」生物必須自立自強、迎接環境的試煉,種族也才能得以延續。亙古以來,生物「自立自強」的方式不外乎生出更多的子代,並使這些子代具有不同的特異性;這是一種博弈上分散風險的方法,透過多方押寶,提高子代因應變局下活存下來的機率。中華民族以龍的傳人自居,所謂龍生九子,各個不同。顯然,老祖宗們相當了解族群存續中最重要的生物學秘密。
 
從輪蟲(rotifers,圖一)的生殖模式,可一窺最為古老的有性生殖策略。輪蟲是一種多細胞的浮游動物,也是水產養殖中的餌料生物。大多數的輪蟲種類可以同時兼行無性及有性兩種生殖型態:在資源充足的狀況下,無性生殖型態當道,靠著高效率複製同質性高的個體迅速搶占生存資源;在環境壓力的狀態下,為因應日趨惡劣的環境挑戰,則以有性生殖的方式產生變異性高的子代,進而分散族群滅亡的風險。雄蟲只有在有性生殖需求時才會被製造出現,相較於雌蟲,雄蟲體型相當小,功能也相當單一,只是個精蟲的提供者。
 

圖一:美國東北部一處池塘所採集的輪蟲樣本。 (By Matthew A. Robinson - Own work, CC BY-SA 4.0, Wikimedia)

二裂果蠅的巨無霸精子

生殖細胞大小,在生物學的概念上是定義公母的關鍵:所謂雄性,是指提供個體較小、具有泳動能力的生殖細胞,如精子;而雌性則是提供個體較大、不具泳動能力的生殖細胞。隨著演化,精子與卵在體型上的差異似乎有越來越大的趨勢,或許精子微型化是一種在增加受精成功率的同時降低生產成本的好方法。

不過,有些生物的演化並非完全依照上述劇本發展,像二裂果蠅(Drosophila bifurca)就發展出長達5.8公分長的精子,足足為該果蠅體長的20倍。其實,果蠅精子本體原本就是精子界的巨無霸,本體長0.187公分,為人類精子的300倍長,而二裂果蠅更極端地演化出誇張的長尾巴。目前,人們仍不清楚為何會有這種現象,演化出這樣的精子到底有什麼樣的生殖優勢?不過可以預見的是,巨型精子的生產需要付出相當的代價;在尋常果蠅平均一生產出1745隻精子的狀態下,這種果蠅只能生產大約221隻的精子。......【更多內容請閱讀科學月刊第597期】