问题

会不会有一种生物和任何生物之间都没有生殖隔离?

回答
这个问题很有趣,也触及到了生物学中最基本、也最深刻的概念之一:物种的定义以及生殖隔离的本质。简单来说,要找到一种生物,它和任何生物之间都没有生殖隔离,这是几乎不可能的,甚至可以说是不存在的。让我来详细地解释一下原因,并尽量用更贴近日常观察的语言来阐述。

首先,我们需要明白什么是“生殖隔离”。你可以把它想象成一条看不见的界限,它将不同的生物群体(也就是不同的物种)隔离开来,使得它们之间无法成功地进行繁殖,或者即使能,后代也无法正常存活或生育。生殖隔离有很多种形式,就像给“跨界繁殖”设置了重重关卡。

举个例子,我们可以从几个方面来看:

地理隔离:这是最容易理解的。比如,一群动物被一条大河、一座高山或者一片广阔的海洋隔开,它们之间就很难见面,自然也就无法繁殖了。就像生活在两个不同大陆的黑猩猩,它们之间就没有机会产生后代。
时间上的隔离(生殖时间不同):有些生物,即使生活在一起,但繁殖的季节或者时间段完全错开。比如,有些花只在春天开放授粉,有些在夏天;有些动物在特定的月份交配,有些在其他月份。这就好比两个人的生日差太多,即使遇见了,也碰不到一起去。
行为上的隔离:即便是在同一个地方,同一时间,有些生物也因为行为习惯的不同而无法“看对眼”。比如,雄鸟需要用特定的歌声和舞蹈来吸引雌鸟,如果歌声不对,舞蹈不对,雌鸟就不会接受它。这就好像一个人说话你不爱听,或者行为方式让你无法接受,你就不会和他深入交往。
机械隔离(生殖器官不匹配):有时候,生物的生殖器官结构上就“合不来”。就像你无法把一把锁的钥匙插进另一把锁里一样,有些昆虫或其它动物,它们的生殖器官形状、大小甚至构造都非常特异,只有同种个体之间才能完美契合。
配子隔离(精子卵子不结合):更进一步,即使精子和卵子相遇了,它们也可能因为化学信号或者表面结构的不兼容而无法结合。就好比一种语言和另一种语言之间存在翻译障碍,即使信息传递了,也无法被正确理解和融合。
杂种不育/死亡(后代有问题):就算精子和卵子侥幸结合,产生了受精卵,但如果来自不同的物种,它们的基因组合可能是不兼容的。这就导致要么胚胎发育异常而死亡,要么即使出生了,也无法正常生长,或者成年后不育,无法将基因传递下去。这就是我们常说的杂交后代“不育”,比如狮子和老虎生的狮虎兽。

现在我们回归到你的问题:有没有一种生物和任何生物之间都没有生殖隔离?

答案是:没有。

为什么呢?可以从几个角度来理解:

1. 生物多样性的基础:生殖隔离是区分不同物种最核心的标准之一。如果一种生物和所有其他生物都没有生殖隔离,意味着它可以和所有生物成功繁殖,并产生有生殖能力的后代。这就会导致一个巨大的生物混合体,根本无法形成我们今天看到的丰富多样的物种。生物的进化和多样性正是建立在无数代生殖隔离的积累上的。
2. 遗传物质的根本差异:不同的生物,即使看起来相似,其遗传物质(DNA)在数量、结构和基因序列上都有着巨大的差异。这些差异是长期的进化过程积累下来的。生殖隔离正是这些遗传差异在生殖过程中表现出来的一种结果。你无法把一只猫的精子和一条鱼的卵子结合起来,因为它们的遗传物质完全是两套系统,从根本上就不兼容。
3. 生命的基本逻辑:生命繁衍的根本是基因的传递和复制。而为了保证物种的稳定性和独立性,生命演化出了生殖隔离机制。如果一个生物能和“任何”其他生物杂交,那么它就失去了作为一个独立物种存在的意义,它的基因将与无数其他物种混杂,最终可能就是走向灭亡或者被其他更适应的基因所取代。
4. “任何生物”这个范围太广了:请设想一下,如果真的有这样一个生物,它能和细菌繁殖,也能和植物繁殖,还能和真菌、动物繁殖,并且后代都能正常生活。这在生物学的逻辑上是完全说不通的。细菌的繁殖方式、细胞结构、基因组成和动物是天壤之别。它们之间的“距离”太遥远了,根本不存在任何能够建立生殖联系的可能性。

当然,在生物进化的某些阶段,或者在非常临近的物种之间,生殖隔离可能还没有完全建立起来,或者非常薄弱。例如,一些非常相似的细菌菌株之间可能可以进行基因水平转移,或者一些近缘植物可以产生有限的可育杂交后代。但即便是这样,也远远达不到“和任何生物都没有生殖隔离”的程度。

所以,我们可以肯定地说,不存在这样一种生物。生殖隔离是生命为了保持自身独立性和物种延续而演化出的关键机制,它构成了地球生物多样性的基石。如果一个生物拥有与“任何”生物进行成功繁殖的能力,那它就不是一个独立的生命体,而更像是一个万能的“种子”,但这样的概念在现实的生物世界里是不存在的。

网友意见

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就日常能看见的生物来说,柑橘属大概是最混乱的,你平常能吃到的不能吃到的,好吃的不好吃的那些长得像柑橘的水果,八成都来自柑橘属里植物的杂交乱搞(冇眼睇),什么柚子橙子橘子柠檬葡萄柚青柠......以至于生殖隔离已经“不能描述”这个家族了。

柑橘类的杂交关系可以移步去看看为什么柚子和橘子杂交会有可育的橙子? - 生物学蔓玫 的回答,很详细,而且手绘超好看。

放大范围至大部分真核生物的话,真核生物细胞里的线粒体/叶绿体两兄弟是比较符合的。毕竟线粒体和叶绿体这俩半自主细胞器是极可能来源于原始真核生物和某种细菌(线粒体)/蓝细菌(叶绿体)的内共生关系。换句话说,现有理论下认为线粒体/叶绿体是起源于另一种生命,经过悠长的岁月,逐渐和现在的真核生物生死与共了。

线粒体及叶绿体基因组与细菌具有极高的相似程度,此外在蛋白质合成系统、分裂方式、结构特征等各种其他特性都跟细菌类似而跟真核细胞相差甚远。这些证据支持了线粒体祖先可能是与原始真核细胞共生并提供能量的某种革兰氏阴性菌;叶绿体祖先来自被原始真核细胞摄入用于光合并共生的蓝细菌。

不过,按题主描述,如果再给力一点,不局限于具体的“看起来像生物的东西”,只考虑基因的存续的话。开开脑洞,转座子(Transposable element)倒也挺有可能是这样一种“生命”。

转座子是一种可以在基因组里跳来跳去的DNA序列,就像其他可动遗传因子一样(比如质粒,比如噬菌体),自带能让 ta存续 的必须的基因(一个细菌转座子一般包括inverted repeat,转座基因,结构基因等几个部分)。

以细菌中的一种简单的转座子insertion sequences(IS element)为例,

IS元件是比较早被发现的转座子也是最简单的转座子。绝大多数IS元件内部编码自己转座需要的转座酶(transpoase),两个IS中能夹带若干基因,构成一个复合转座子(compare transposon,Tn),当这些基因是抗性基因时,这个复合转座子就能在基因组间跳来跳去的同时,还携带抗性功能。

20世纪30年代(原文如此,时间存疑,R质粒应该是1959年发现),日本东京有一次痢疾流行。从患者排泄物分离到的痢疾菌竟同时拥有多重耐性,对青霉素、四环素、链霉素、氯霉素和磺胺等都有抗性,而且这些抗性能以紧密连锁方式一起遗传,甚至还能传递给其他肠道菌 。这种现象很快引起遗传学家的注意,他们发现带有这些抗性的载体是一种质粒,很像大肠杆菌中的F因子,也是一种能独立复制的环状DNA分子。因为这种质粒能够传递抗性基因,所以被称为R质粒(R代表resistance) ——刘祖洞《遗传学》

后来研究发现R质粒实际就是两个IS元件中间夹带抗性转移功能基团(resistance-transfer functional (RTF) gene)

有时转座子跳来跳去的行为有时会捣乱,打断正常基因的结构,而细胞也有相应机制去抵御转座子的捣乱,所以转座子很像是"有自主意识"一样,最优先让自己的存在延续下去,而与基因组其他部分相比更像个被排斥的异类。

就如同线粒体叶绿体之于细胞,我猜转座子是不是也可能是一种友善的病毒和它嵌入的基因共生共进化而成的呢。

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