動物為什么要進化出兩性？持續20年的實驗，給出清楚的答案

動物為什么要進化出兩性？對此，科學家提出了多種解釋，其中有一種認同度相對較高的理論被稱為“穆勒棘輪”(Muller's Ratchet)。

這個理論由遺傳學家赫爾曼·穆勒于上世紀60年代提出，他指出，生物在代代繁衍的過程中，每一代都有可能產生對自身有害的基因突變。

在有性繁殖中，基因是通過減數分裂傳給下一代的，而減數分裂過程中會發生同源重組，來自父方和母方的遺傳信息在每次繁殖時都會重新組合，在此過程中，有害的基因突變就會在后代中被稀釋，而在漫長的進化中，帶有過多有害突變的個體往往生存能力較低，于是有害突變就會被逐漸淘汰出基因庫。

而無性繁殖卻沒有這樣的機制，在其代代繁衍的過程中，基因組里的有害突變只會越來越多，永遠不會減少（就像只能向前轉不能倒著轉的棘輪一樣），久而久之，其后代的生存能力就會越來越低，并最終走向滅絕。

可以看到，這個理論還是很合理的，但問題是，實際情況是不是真是這樣呢？實際上，對于這個問題，一個持續了20年的實驗，已經給出清楚的答案，那就是：確實是這樣的。下面我們就來看看這具體是怎么回事。

這個實驗來自山梨大學的一個研究團隊，根據該團隊近日發表在《自然·通訊》上的研究，其研究內容簡單來講就是，利用克隆技術讓一只小鼠通過無性繁殖的方式進行代代繁衍，看看它們的后代到底會演化成什么樣子。

其操作方法大概是這樣的，從供體動物身上取出一個普通細胞（比如體細胞），然后將細胞里承載著遺傳信息的細胞核取出來，接下來再找一個卵子，把卵子自己的細胞核掏空，然后把供體的細胞核塞進去，最后再用電刺激或者化學方法激活將其激活，讓它開始像受精卵一樣分裂發育。

2005年，該研究團隊通過這種方法克隆了一只雌性小鼠，作為整個實驗的始祖，當這只克隆鼠長到三個月大時，再次克隆它，得到下一代，下一代長到三個月，再克隆，得到再下一代……就這樣循環往復，每年通過無性繁殖產生三到四個新世代。

根據研究人員的介紹，整個實驗持續了20年，期間進行了超過30000次克隆嘗試，成功誕生了1200多只小鼠。

實驗開始的頭幾年，情況相當樂觀，甚至克隆成功率還呈現出穩步上升的趨勢，高峰時達到了15%以上，而且這些小鼠看起來很健康，這使得研究人員認為，動物或許真的可以被無限克隆下去。

然而隨著時間的流逝，情況卻開始出現變化，研究人員發現，在第25代的時候，克隆成功率開始下滑，其基因組里開始積累越來越多的有害突變，甚至出現了X染色體缺失的情況。

令人驚訝的是，即使基因組里存在著很多有害突變，這些小鼠依然可以正常生活，看起來和健康小鼠沒什么兩樣，這說明了動物對基因突變的容忍能力，遠比我們想象的要強。

然而“可以正常生活”和“能不能繼續繁殖”是兩回事。

在接下來的日子里，隨著小鼠代數增加，其克隆成功率仍然在持續走低，在第57代的時候，已經低至0.6%，而到了第58代，所有小鼠都在出生后很快就死亡了，根本就無法繼續繁殖后代，于是在2025年的時候，這場實驗也就戛然而止。

值得一提的是，這場實驗還有另一個重要發現。

在研究工作中，研究人員將第20代、第50代和第55代的克隆鼠（雌性）分別和正常雄性小鼠交配，看看它們的后代是否健康。

結果表明，第20代克隆鼠的后代窩仔數和正常小鼠大致相當，并且也很健康，而第50代和第55代克隆鼠的后代窩仔數卻明顯減少。

但引人注目的是，當第50代和第55代克隆鼠的后代再與正常小鼠交配之后，其產下后代的窩仔數和健康狀況又逐漸恢復到了正常水平。

可以看到，通過這個實驗，我們可以直觀地了解到動物為什么要進化出兩性，畢竟只有這樣，才能夠讓種群的基因庫更好地保持活力，清除掉有害突變的積累，進而讓物種能夠在漫長的時間里延續下去。