问题

人类及各种生物为什么需要长时间性行为,而不是直接交换基因?

回答
这是一个非常有趣且深刻的问题,涉及到生物学、遗传学、进化论和行为学等多个领域。我们之所以需要长时间的性行为,而不是像细菌那样直接交换基因,是进化过程中为了确保更稳定、更优质的基因组合、增加后代存活率和适应性而演化出来的一种复杂策略。

让我们从几个关键角度来详细解释:

1. 基因重组的复杂性和稳定性:

有性生殖的本质是基因重组: 人类及许多高等生物的生殖方式是有性生殖。其核心是两个个体(通常是雌性和雄性)的生殖细胞(精子和卵子)结合,产生一个含有来自父母双方基因的新个体。
DNA的复制和整合: 精子和卵子各自携带了亲代一半的染色体(单倍体)。在受精过程中,这两个单倍体的细胞核会融合,形成一个二倍体的合子。这个过程不仅仅是简单的“混合”,而是一个高度精密的过程,涉及到DNA的复制、修复、配对和排列。
减数分裂和互换(Crossing Over): 在精子和卵子形成的过程中,会发生减数分裂。减数分裂的一个关键步骤是同源染色体之间的“互换”(crossing over)。在这个过程中,来自父方和母方的同源染色体片段会发生交换,产生新的染色体组合。这极大地增加了后代基因的多样性。
“长时间”确保了什么? 现代人类的性行为过程,包括吸引、求偶、性兴奋、性交、高潮和事后行为,虽然看起来是“长时间”的,但其核心的基因交换(受精)过程相对短暂。然而,这个“长时间”的行为本身,以及其背后的生理和心理机制,是为了“筛选”和“优化”这个基因交换过程,并增加成功受精和妊娠的机会。

2. 提高后代质量和生存率的策略:

“寻找”和“评估”配偶: 长时间的性行为往往伴随着求偶行为。求偶过程是雌性(或雄性,取决于物种)评估潜在配偶的健康状况、基因质量、资源占有能力以及是否有攻击性等多种因素的时期。一个健康、强壮、有资源的配偶,更有可能提供良好的基因,并能更好地抚养后代,从而提高后代的生存率。
身体的连接和物质交换: 性交过程中,两性通过直接的身体接触和生殖器官的插入,增加了受精的可能性。但更重要的是,在某些阶段,可能存在一些生物化学物质的交换(例如,一些信息素的传递,尽管人类在这方面不如其他动物那么明显),或者通过体液的接触,可以传递一些关于免疫系统兼容性的信息。
生理准备和同步: 长时间的前戏和性兴奋是为了使双方的生殖器官进入最佳状态,例如女性阴道的润滑和阴道肌肉的扩张,这有助于精子的顺利进入。雄性的勃起和射精也需要一个生理准备过程。这种同步性是确保精子能够准确有效地到达卵子并成功受精的关键。
增加受精机会: 即使身体接触成功,精子在女性生殖道内生存和游动的过程也充满挑战。精子需要克服酸性环境、免疫细胞的攻击以及长距离的游动。射精量的大小、精子质量(活力、形态)等都直接影响受精的概率。长时间的性行为(尤其是在射精前可能存在的不同射精时间点的尝试)和频繁的性行为,可以增加接触到的精子数量和质量,从而提高受精几率。
情感联结和抚养后代的协同: 对于人类而言,性行为不仅仅是基因交换,更与情感联结、伴侣关系和共同抚养后代紧密相连。长期的性关系和亲密行为有助于建立更稳固的伴侣关系,这对共同承担抚养后代的责任至关重要。父母共同的努力能极大地提高后代的生存和发展机会。

3. 对抗“基因寄生”和“性冲突”的进化:

“父子冲突”和“姐妹冲突”: 在基因层面上,存在着“父子冲突”和“姐妹冲突”。例如,父亲可能倾向于将资源分配给更多的后代,而儿子则可能希望尽可能多地获取父亲的资源来最大化自己的生存和繁殖。姐妹之间也可能存在资源竞争。
有性生殖的“军备竞赛”: 有性生殖就像是一场“军备竞赛”。如果只有简单的基因交换,某些有害突变可能会更容易地在群体中传播。通过复杂的基因重组和个体间的“筛选”与“评估”,可以更有效地清除有害突变,维持基因组的稳定性,并产生更适应环境的后代。
对抗寄生虫和病原体(Red Queen Hypothesis): 自然界中充满了各种寄生虫和病原体,它们也在不断进化以适应宿主。有性生殖通过产生多样化的后代,使部分后代能够抵抗新的病原体。这种“军备竞赛”也促使了性行为的复杂化,以不断产生新的基因组合来应对不断进化的威胁。
防止基因“偷窃”: 简化的基因交换机制可能更容易被一些基因“作弊”或“偷窃”。复杂且有选择性的性行为,可以更好地确保基因的完整性和质量的传递。

4. 避免“插入式”基因交换的风险:

DNA的脆弱性: DNA是非常脆弱的分子,容易受到损伤。直接暴露在外部环境中的DNA更容易被破坏。
保护生殖细胞: 有性生殖将生殖细胞(卵子和精子)保存在体内,并在体内完成结合。这种方式可以最大程度地保护生殖细胞的DNA免受外界环境的伤害。
精子竞争: 在某些物种中,即使女性接受了多个雄性的精子,也会发生精子竞争。雄性个体进化出能更有效地穿透女性生殖道并与卵子结合的精子,以及能够阻止其他雄性精子与卵子结合的机制。这也会导致性行为和生殖过程的复杂化。

与细菌等生物的直接基因交换对比:

细菌等原核生物确实存在直接的基因交换方式,例如:

接合(Conjugation): 通过细胞之间的直接接触,一个细菌将一部分DNA(通常是质粒)转移到另一个细菌。
转化(Transformation): 细菌从环境中吸收游离的DNA片段。
转导(Transduction): 通过病毒(噬菌体)作为载体转移DNA。

这些方式确实能促进基因的交流,增加细菌的适应性。但它们通常是局部的、非随机的,并且可能伴随着一些风险,例如接收到的DNA可能不完整或有害。

总结:

人类及各种生物需要长时间的性行为,而不是直接交换基因,是因为这是一个经过漫长进化筛选出的“优胜劣汰”的策略。它包含了以下关键目的:

确保基因重组的稳定性和多样性,产生新的基因组合。
通过求偶和生理准备过程,提高后代的质量和生存率。
增加受精成功的概率和后代抚养的成功率。
维持基因组的健康,对抗有害突变、寄生虫和病原体。
保护脆弱的生殖细胞免受外部环境的伤害。
在社会性物种中,促进情感联结和协同抚养后代。

总而言之,我们复杂的性行为是一种高度进化的适应机制,旨在最大化基因的传递质量和后代的生存繁衍机会。它不仅仅是基因的“交换”,更是一场关乎基因质量、后代生存和种族延续的精妙“游戏”。

网友意见

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这是“不问是不是,就问为什么”的不良提问习惯。

一、地球上绝大部分生物个体的繁殖根本就不需要接触式的性行为。

二、在需要性行为的部分动物里,性行为的持续时间长短不一,狮子等一部分“看起来身体很大,搞起来却特别快地完事”的物种在一部分人群中以早泄著称,雄狮一次交配需要 5 到 17 秒。长颈鹿可以在数秒内完成交配,花在射精上的时间约 1 秒,这大概就满足题目所称的“直接交换基因”了。早泄的人也可以在数秒内射精完毕。

极短的交配时间可以减少单次交配过程给身体造成的负担和被其他动物袭击的风险,但代价是这样搞的受精概率通常不高,产生同样数量的可育后代需要的总时间未必短,多次交配的累积负担和风险不一定有多少改善。

“达到高潮”并非繁殖所需。地球上大部分动物并无特殊的性快感,尤其是采用体外受精的物种。一些昆虫采用将插入器折断在雌性体内的方式阻止雌性跟其他雄性交配,堪称“挥刀自宫”。一些昆虫将插入器从雌性身上相当随意地戳进去投放精囊,这可以无视上述折断策略,但平均而言会增加雌性被微生物感染的概率、缩短雌性的寿命。一些蜈蚣的雄性会将精囊扔在地上让雌性自行取用,有的会用丝线将精囊固定在地上,极少数蜈蚣物种的雄性会在精囊周围“跳舞”吸引雌性来取。人类男性也可以射在保温杯里交给女性自行取用。

三、进化产生的性状并不非要有特殊的意义或功用。长时间性行为只要不对可育后代的数量造成明显的负面影响,就能作为中性性状、有概率在种群中长期延续了。在此基础上,对雄性来说,“暂时阻止其他雄性跟目标雌性交配,在长时间交配中多投放一些精子,可能的话靠生殖器的部分结构将目标雌性身上已经有的一部分无关精液强行取出”是有利于自己产生更多可育后代的。

你可以考虑自然界有许多动物每年只在特定时节发情数天,对雄性来说“抓紧时间多搞几个,能产生多少后代就随缘了”和“每次搞都尽可能搞出孩子来”都有可能产生至少 1 个可育后代,不同的种群、不同的个体可以采取不同的策略,逐渐筛选出与交配策略相对应的身体特征。

人的交配策略已经在过去数百万年间的生活方式下明显改变,与人一起生活了一万多年的狗也从每年 1 次发情变为 2 次发情。人在交配过程中被其他动物袭击的情况相对少(蚊子之类例外),交配可以作为个体间保持感情的手段之一(倭黑猩猩也如此),时间长一些大概也没有特异的缺点。

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