03.04 為什麼生物演化的方向不是“永生”,而是繁衍?

悟空科學


其實,自然界中有永生的生物,就是水螅,在自然環境下,水螅幾乎不會衰老和死亡。條件適宜的情況下,水螅會通過出芽的方式無性生殖後代,這些後代擁有和母體一模一樣的基因。但在環境惡劣時,水螅也會和其他水螅交配,進行有性生殖。

為什麼水螅已經可以永生了,還要進行浪費能量進行有性生殖呢?畢竟有性生殖既需要適宜交配的對象,又要得到對方的歡心,這些行為都很浪費能量,不符合生物節約能量的目的。

這些行為是為什麼呢?其實答案很簡單,是為了避免物種滅絕。

永生的代價

我們知道,單細胞生命可以依靠自我分裂進行生殖,這樣繁殖的後代擁有的性狀和原來的單細胞完全相同。科學家做了一個實驗,往一個單細胞生命中的細胞核中滴入一滴藍墨水,那麼無論它分裂多少次,它的後代中總會有藍墨水,只是濃度被稀釋了。從這個角度來看,單細胞生命是永生的。

我們雖然追求永生,但永生並不代表著不會死亡,一場戰爭,一場地震或者一場車禍,都有可能造成個體死亡。

種群為了延續下去,肯定會選擇多多生育的策略,這樣,即使有一部分個體因為意外導致死亡,還有足夠的後代可以存活下去。

但你有沒有發現,無論經過多少代的生殖,這些後代的遺傳物質都相同。從種群的角度來看,這非常危險,因為這意味著地球歷史上只要環境出現一次變化,就有可能造成種群全部滅亡。

比如:氧氣含量,我們知道,地球歷史上氧氣含量並不是一場不變的,在地球形成初期,地球沒有氧氣,當時地球上生活的都是厭氧生物;後來隨著大氧化事件,一大批厭氧生物被滅絕了;再後來氧氣含量降低,到今天,氧氣含量佔大氣總量的21%。

如果你是一個永生的生物,而你恰好又對環境中的氧氣含量有要求,那麼在地球45億年的歷史中,你和你所屬的種群被滅絕的幾率是100%。

氧氣只是環境中的一個因素,其他的還有:溫度,氣壓,水,土地成分等等因素,一旦這些因素髮生微弱的變化,對於永生生命而言,都是致命打擊。

所以,永生生命仍然需要進行繁殖。就像水螅,即使個體已經實現了永生,以及更節省能量的無性生殖,但為了延續種群,水螅在環境惡劣時,依然會浪費能量尋找配偶,進行有性生殖。

有性生殖的好處

有性生殖是指父母雙方各拿出一半的配子,受精之後發育成受精卵,再由這枚受精卵發育成新的個體。

這樣做的好處是,子代基因中可以擁有來自父母雙方各自一半的基因,這樣的後代,擁有更多的基因多樣性。

其次是因為,有性生殖在自我複製過程中,並不是非常精準的,以人類的遺傳物質DNA為例,它每複製一次就會產生個位數的基因變異,這些基因變異有些是比較細微的,比如身上長了一顆痣;有些是比較明顯的,比如多了一個眼睛。

這些基因變異裡,有些是無用的,它的存在只是增加了人類基因的多樣性,對人體並沒有明顯的好處或者壞處;有些是有害的,比如更易生病,這些個體會被自然選擇所淘汰;還有一些,是更容易適宜環境的。

比如:當地球突然流行一場致死率非常高的疾病時,那些擁有抵抗疾病的基因變異的個體就更有可能倖存下來,人類種群不至於全部被滅絕。

其實這和人類的演化之路也非常相似,根據科學家提出的假說,人類最早的祖先是生活在樹上的物種,之所以下地行走,很有可能是當時生活的環境氣候發生了變化,導致當地植被減少,而那些基因變異朝著下地行走的猿人,可能更能適應環境,因此被自然選擇保留了下來。

這裡多說一句:並不是說人類一定要從樹上下來,而是那些沒有基因變異的物種,可能仍然保持著樹上行走,最終演化成了別的生物;還有一些基因變異的方向不適應環境,已經被地球淘汰了。

還有,人類之所以從四肢行走演化成直立行走,也有可能是因為當地食物減少,那些基因變異朝著直立行走演化的猿人,因為更節省能量,因此被自然選擇保留了下來。

你看,正是人類一次次的基因變異,才讓人類適應了一次次環境的改變,最終演化成了今天的我們。從這個角度來看,自我複製,尤其是不精確的自我複製,才能讓生物永生。而個體的永生,在自然環境中更容易導致滅亡。


鍾銘聊科學


生物之所以不能永生,一個重要的因素是要能進化。

首先,「永生」這個詞用得不好,因為這暗含著「無敵」的假設。畢竟如果扔個核彈,誰也活不了。所以永生不如改成不會衰老、不會自然死亡。

無法自然死亡有什麼壞處呢?對於個體,可能是好事,但對於種群,這就是個壞事。

每一代繁衍的時候,DNA都會有一點變化,這個變化又會由於環境的篩選,選擇出比較適應的那一些。

這樣,這個種群就會總有一部分個體是適應當前環境的。無論環境怎麼變,只要變化的不是太快,生物就不害怕。

但不會自然死亡就不一樣了,不會自然死亡的個體可能就不會繁衍。或者說繁衍的時間間隔很長,這樣就無法對環境有足夠的適應。

這個時候,只要環境變化的速度稍快,這個「永生」的生物,就無法適應環境了,就一定會滅絕。

所以這種生物可能存在過,但一定會很快滅絕。


章彥博


讓我們先分開動物和植物,植物中的超長壽命種,和永生差別也不大了。

但動物世界的遊戲規則不太一樣。

首先,讓我們默唸咒語

宇宙中沒有免費的午餐。即獲得必將付出代價。

那麼長壽甚至永生的最基本的代價是什麼?

那就意味著動物必須要消耗更多的能量和資源用於修補自己的身體所受到的各種損傷。

同時也意味著需要加強在免疫系統方面投入更多資源,對內鎮壓蠢蠢欲動的癌細胞,對外抵抗各種不懷好意的微生物、病毒和寄生蟲。


這和我們運作公司各個部門的道理相似,預算有限,每個部門都在說自己做的事很重要,都希望拿到更多預算。而動物也面臨同樣的問題,如何將有限的能量和資源投入到各個器官和系統中去,獲得最大收益。


假設有兩隻雄性田鼠,一隻基因突變的田鼠,它將更多資源投入到上面有利於長壽甚至長生的器官和系統中去,我們叫它養生鼠。另一隻則相反,儘量壓縮有利於長壽和長生的系統的預算,只要能保證活一段時間就行,它將更多能量和資源投入到肌肉(好勇鬥狠不利於壽命)和睪丸(產生大量精子,有利於在繁殖中勝出)中去,以獲得更多後代,我們叫它繁殖鼠。


請問,這兩隻雄性田鼠,誰更容易在野外環境中取得成功。

比如生存和繁衍上的成功。

也許你會認為,誠然講究養生的那隻雄性田鼠,也許後代數量沒有繁殖鼠要多。

但它會活得比繁殖鼠時間長得多。因為它很少參與爭鬥,因此不容易死於受傷,即便有所爭鬥,它有更好的免疫系統和再生能力,也不容易死於受傷。


但真的是這樣嗎?

田鼠能活多長時間?這個問題的答案,真的掌握在自己手中嗎?

至少在正常的野外環境中不是這樣,田鼠的壽命取決於太多偶然必然因素,取決於它的捕食者。追求養生的田鼠,會面臨雙重困境,既沒有真正長壽又沒有後代,純粹就是一無是處。因此,這就是你看不到自然壽命能活幾十年的田鼠的根本原因。追求長壽的田鼠,即不能長壽又沒有子女。

圖示:澳洲袋鼩中的雄性一生只交配一次。因為它們“不知道”自己是否還有命活動明年,所以要抓住這一次機會交配到死,它們死於免疫系統崩潰和能量耗竭,真正做到了精盡鼩亡。


但大型動物則不然,比如大象。

大象的壽命遠遠超過田鼠,他們擁有更強的免疫系統和更強的組織再生能力,它們的抑癌基因P53多達20個,以防止細胞癌變,畢竟身體越大細胞越多,癌變的風險就越大。

而大象“願意”在延長壽命上投入資源,那是因為它一旦長大之後,就將自己的生或死主要掌控在自己手中,除非發生席捲自然界的天災。


動物學家捫發現了一個影響動物壽命的簡單規則

動物的壽命長短和它們能在多大程度上掌握自己的生死密切有關,這當然是指的成年個體。一般來說,動物個體越大壽命越長。但許多鳥類,個頭不大,但壽命超長,這就和它們的演化環境有關,在它們漫長的演化或者進化環境中,缺乏天敵,那它們的壽命就可以演化得比較長,畢竟長壽在進化中也是具有一定優勢的,可以多生養幾次,可以有更長的時間成長,從而學會更復雜的技能等等。


但要想得到長壽的好處,請首先將生死掌握在自己手中!

圖示:動物在自然界中的壽命。這張圖上沒有北極物種,比如鯨鯊的壽命很長,這和北極的低溫關係很大。

圖示:北極露脊鯨,壽命長達211年甚至更高。



裸猿的故事


可能考慮到弱者不能永遠弱,

強者不能永遠強,所以用繁衍後代

來代替永生。一代不公平用後代來補公平,只叫自然平衡。



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其實這兩點並不矛盾,繁衍就意味著永生。


我理解的,問題中所說的繁衍,大概指的是通過交配產生後代的行為,也就是科學上所說的有性繁殖。


要理解這個事情,還得從我們能看到的身邊的物種說起吧,比如說人。所謂的郎才女貌,其實就是生物繁衍的基本原則,就是最強勢的資源自行組合。


有性繁殖意味著更多的機會。這是啥意思呢?簡單來說,每一個生物個體都可能有自己擅長的方面,比如說同樣是狗尾巴草,有的耐旱,有的耐寒,有的種子多。那麼,這些優點需要經過不斷的組合匹配才能達到最優的配置。


亦或者說這世界上壓根就沒有永遠最優秀的配置,因為環境在不停地變化,只有不斷地組合才有可能適應變化的環境。所以,通過有性繁殖能夠有更多的機會來傳遞自己的基因。


那麼有沒有一成不變的,不要組合的生物,其實是有的。比如說藍藻,幾十億年了,基本上沒有啥變化。因為海洋這樣的水體是個基本穩定的環境,在長時間以來並沒有變化。所以藍藻這樣的生物也就不用變化了。所以藍藻一直都是使用細胞分裂的方式來繁衍。從某種意義上來說,這種生物就是永生的。


植物人史軍


長生不老自古以來都是人類的夢想,很多帝王包括平民百姓為之努力探尋,結果還是黃粱一夢、鏡花水月,生老病死乃宇宙萬物共同的法則。既然生物能夠進化,那為何不朝著“永生”的方向發展呢?

原因很簡單,就是生物的個體在進化過程中沒有自主選擇權,如果種群想要長久的存在,單靠個體的長壽是不行的,而是在自然選擇的過程中,確保把優秀的基因傳遞下去。

如果一個物種真的“永生”,在有效的空間和資源的束縛下,這個物種必然會選擇很低的生育率,來確保資源的可持續性,否則連生存的基本條件都沒有,“永生”也就無從談起。

那麼,在低生育率的情況下,基因重組和突變的幾率就會大幅下降,從而出現更加優秀、更加適合環境的基因比例也會大幅下降,生物的性狀在一個相當長的時間內,會保持一個相對穩定的狀態。然而,生物的進化目的就是為了使種群更好地適應自然,相對穩定的基因狀態,在複雜多變的外界環境的影響下,其適應能力就會大打折扣,反而不利於種群整體的生存和發展,在不利條件下,容易造成種群的退化甚至滅絕。

因此,為了防止外界環境鉅變使遺傳信息出現斷層現象的發生,生物選擇了繁衍這個途徑,把更好地基因傳遞給後代,從而保證了種族的延續性。


優美生態環境保衛者


生物的演化本質還是物種的生存,如何有利於物種的生存和延續才是物種進化的主要方向。生物的永生不現實,身體結構永遠不變化就很難適應變化的大自然,因為自然界是殘酷的,氣候變化有時候是劇烈的,板塊擠壓碰撞,火山爆發,冰河期,小行星撞地球,滄海桑田等等,促使物種必須不斷的進化,改變來適應大自然。單親繁殖的物種,基因很難改變所以不是主流,主流的繁殖都是雌雄異體繁殖,來增加基因的突變和基因多樣性的概率,適應變化的環境以及基因突變的改變去適應競爭對手,適應天敵,就會有大概率的存活下來,物種才有希望發揚光大。所以物種為了繁衍絞盡腦汁,付出巨大的代價也在所不惜,只有強者才能有機會獲得交配權進行繁衍,植物浪費巨大的能量,開花,產生花蜜來吸引昆蟲採食花蜜,僅僅為了異性繁殖,來增加後代的生存幾率。劇烈的競爭促使了生物的進化,使得生物物種迅速的變得靈敏和強大,往往孤島上的物種進化的就非常緩慢,比如澳洲就有有袋類還有鴨嘴獸,新西蘭的幾維鳥等原始物種,在激烈競爭的歐亞非大陸是沒有生存機會的,那就是缺乏廣泛的競爭,物種之間的生存競爭非常的殘酷,有時候我們應該感謝這種看似殘酷的激烈競爭,正是這種殘酷的競爭,最終促使我們人類的出現。


天高兮雲淡


就算永生可以實現,也必然會被淘汰,原因很簡單,“物競天擇,適者生存”,永生不能進化,不能根據環境的變化進化出適應的條件,在自然環境中沒有競爭力,必然被淘汰


易用網絡科技


對於生物來講,繁衍和生存是同樣重要的兩件事。為了爭奪交配權,生物們往往都需要與同類同性競爭,甚至在競爭中會因此喪生。那麼,為什麼生物就不能演化出“永生”,而是用繁衍來作為生命的延續呢?我們一起來探討一下這個問題。

首先,我們來討論一下“永生”對於生物的利與弊

表面上看,永生是件好事,尤其是對於人類來說。從我國的古代,秦始皇統一六國開始,“長生不老”就成為了秦始皇一生的追求,為了尋找傳說中不存在的“長生不老藥”,他不惜耗費大量的人力物力財力,到最後還是落得僅活了49歲的下場。

“永生的利”

永生對於大部分生物來說有一個好處,那就是不再受壽命長短的困擾了。比如現在人的平均壽命是70歲,我們20多歲就要結婚生子了,但是永生後,整個的節奏就慢下來了。如果有永生,許多偉大的科學家,為人類進步作出巨大貢獻的人,他們就能為人類謀更多的福利,科技水平會持續的上升。

而且生物也不需要再面對生死別離的痛苦。因此從表面上看,這是一件好事。

“永生的弊”

雖然永生可以讓生命無限的存在,但是,它的弊端也是很多的。下面我們列舉幾種永生的弊端。

01 膨脹

這裡的膨脹並不是說自我膨脹,而是數量的膨脹。永生就代表著沒有了自然死亡,疾病、自然衰老等都對生物無效了。這種情況下,生物的數量會急劇的膨脹,現在的生物之所以能夠在地球上生存就是因為新老更替,一旦沒有了新老更替,生物數量的膨脹就會造成資源的枯竭。

02 無業

對於人類來說,一旦達到了永生的層面,就意味著一個崗位一個人可以永遠佔據,也沒有了退休等機制。那麼,新的生命的意義就不存在了。這樣會造成我們的後代會處於一個更加激烈的競爭社會之中,同時競爭的不再是同齡人,父輩祖輩都在與他們競爭。這會造成大量的無業人員,這顯然是無益於社會的發展和進步的。

03 食物短缺

一旦生物可以永生,再加上新的生命誕生,對於有限資源的地球來說負擔會越來越重,食草動物會變的無草可吃,食肉動物會因為數量太多慢慢的將食草動物吃光,最後食肉動物也沒有食物可吃,最後整個自然界的生態鏈崩塌。

對於人類來說也是一樣的,僅僅是現在的人口數量就造成了許多資源的枯竭了,如果永生了,用不了多少年,地球上就無資源可用了。

04 基因的延續

對於自然界中的生物來說,繁衍是需要實力的。它們大都會通過決鬥來決鬥交配權,一旦永生了,數量的膨脹會讓它們不再需要進行這種“優勝劣汰”的繁殖方式。這樣基因相對較差的物種也會有後代,它的後代再與其他基因相對好的物種交配,這樣就會造成基因一代比一代差。

因此,一旦生物永生最後的結果還是滅亡。

(人口膨脹)

生物為啥演化出繁衍的方式?

總的來說,如果生物進化出永生,是弊大於利的,而且這個弊端很可能導致生物的大滅絕。而繁衍就不會出現上面那些弊端,生物有生老病死,有新老生命的交替,而且基因也會一代比一代強。

自然界中的“BUG”

雖然“永生”的弊大於利,但是在自然界中,仍然有生物進化出了“永生”。它就是燈塔水母。燈塔水母是一種微型的水母,它的體長僅有5毫米左右,根據科學的研究發現,燈塔水母有“返老還童”的能力,當燈塔水母完成分裂生殖後,它會重新返回幼年時期的狀態。現在的科學解釋是,燈塔水母的細胞具有一種獨特的轉化功能,具體是如何實現的?到現在沒有一個確切的定論。由於燈塔水母非常的小,水中的魚類很自然的就能消滅它們,所以即使永生,也沒讓這種微型生物氾濫成災。

(燈塔水母)

總結

任何的生物都有趨利避害的本能,在這種本能的驅使下,生物很少會進化出弊大於利的“永生”,而且“永生”的能力也不是僅僅靠演化就能得來的。而繁衍相對於生物來說要簡單的多,而且利大於弊。所以,生物演化的方向不是“永生”,而是繁衍。

如果真的有“永生”,你會選擇這種狀態嗎?


獵奇動物社


生物或者說生命的本質是基因,基因是永生的,方式是繁衍,生命體不過是基因用來永生的載體。


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