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性行為會耗費大量的時間和精力。以極樂鳥炫耀它們的尾巴，雄鹿用它們的鹿角互相角鬥，或者單身人士在嘈雜而悶熱的酒吧裡度過週末為例。對於我們這些有性繁殖的物種來說，性真的值得我們集體投入的所有努力嗎？
儘管有許多青少年的挫敗感和MTV的影響，但大多數生物學家認為性行為是完全值得的。透過性行為，每一代新生代都會從父母那裡獲得新的基因組合。這使得物種更容易適應不斷變化的環境，因為基因可以在種群中快速傳播。
在無性繁殖物種中，每個後代都將在基因上與其父母相同，這使得它們難以彌補不利的突變。生物學家預計，有害突變將在無性繁殖物種中積累，這個過程被稱為穆勒氏棘輪。隨著無性繁殖譜系中的每一次突變，穆勒氏棘輪都會向滅絕的方向邁進一步。
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雖然從短期來看，無性繁殖可能會節省大量的時間和精力，但從長遠來看，無性繁殖物種預計會輸給它們的有性繁殖的同類。性是遺傳多樣性的驅動力，而遺傳多樣性是我們所依賴的 [1]。
然而，無性繁殖物種不斷地在生命之樹中湧現，目前有超過 90 種脊椎動物和更多的昆蟲致力於無性繁殖的生活方式 [2]。所有這些物種是否都買了一張通往滅絕的單程票？或者它們是否找到了使無性繁殖長期有效的方法？
偷竊性行為
在一些蠑螈（或Ambystoma）種群中，所有個體都是雌性。它們與北美東北部的四種有性繁殖蠑螈物種共存。奇怪的是，當你觀察單性蠑螈的基因時，你會發現它們是混合了可以在有性蠑螈中找到的基因。
單個雌性可以在其細胞中攜帶來自這些不同蠑螈的五個完整基因組副本。例如，具有“LLJ”生物型的單性蠑螈將兩個藍點蠑螈 (L) 基因組副本與一個來自傑斐遜蠑螈 (J) 的副本結合在一起。（左圖：四種蠑螈物種的雄性，它們的基因組可以在單性物種中找到。從左到右：A. jeffersonianum、A. tigrinum、A. laterale 和 A. texanum。）
由於每種單性蠑螈都是多種不同蠑螈物種的基因混合物，因此很難追蹤它們何時何地進化而來。幸運的是，線粒體DNA（主要從母親傳給女兒且基本不變）提供了更清晰的圖景。這種 mtDNA 表明，所有單性 Ambystoma 都是從一種與溪邊蠑螈密切相關的蠑螈進化而來的，這一過程令人印象深刻地發生在 500 萬年前 [3]！單性蠑螈是溪邊蠑螈和另一種未識別物種浪漫邂逅的雜交結果。
它們有 500 萬年的歷史，是記錄中最古老的單性脊椎動物。但是一個物種真的能在沒有性行為的情況下生存 500 萬年嗎？穆勒氏棘輪不應該在很久以前就驅使它們滅絕了嗎？
這些蠑螈的秘密在於，雖然它們可能是單性的，但它們並非無性。換句話說：它們正在進行性行為。它們仍然需要精子細胞來觸發它們的卵細胞發育成胚胎。由於它們的種群中沒有雄性，它們會與它們密切相關的有性鄰居交配 [4]。
通常情況下，精子不允許將其 DNA 貢獻給胚胎。但有時安全措施會失效，一個母系基因組副本會被替換為新鮮的父系副本。這也是它們攜帶如此多不同基因組副本組合的原因。（右圖：當單性蠑螈和有性雄性交配時，卵細胞的母系基因組副本 (B) 有時會被替換為精子中存在的父系副本 (M)。）
儘管擁有全雌性種群，但這些蠑螈仍然可以透過這種方式避免基因停滯。它們的性策略使它們能夠利用來自四個不同物種的有性努力。它們所要做的就是誘惑雄性進行性行為，然後偶爾竊取它們辛勤工作的成果！
偷竊基因
蛭形輪蟲將無性繁殖更進一步。它們至少在 3500-4000 萬年前就拋棄了性行為 [5]！蛭形輪蟲是生活在淡水環境中的微小動物，它們以碎屑和藻類為食。儘管它們體型很小，但它們是真正的動物，具有頜、喉、胃和腸道 [6]。它們以在它們生活的水乾涸時自行脫水的能力而聞名。當情況變得更有利時（讀作：更溼潤），它們會透過補水重新啟動，並像什麼都沒發生過一樣繼續生活。
但正是它們持續的獨身主義使蛭形輪蟲真正出名。從未觀察到過雄性蛭形輪蟲。與單性蠑螈不同，雌性蛭形輪蟲完全擺脫了性和雄性。從每個未受精的卵中，都會出現一個新的輪蟲，它是其母親的精確克隆。事實上，它們已經這樣做了數百萬年，並且設法進化成不同的蛭形輪蟲物種，這使得約翰·梅納德·史密斯在 1986 年將它們描述為“進化醜聞”[7]。沒有任何動物譜系應該能夠在沒有性行為的情況下生存如此之久！
但蛭形輪蟲已經找到了自己獨特的維持遺傳多樣性的方法。它們不是進行性行為，而是大規模地匯入外源基因 [8]。它們在攝取哪些基因方面也不是很挑剔。就蛭形輪蟲而言，整個生命之樹都是公平的遊戲。它們已經從細菌、植物和真菌中獲取了基因。僅在其基因組的 1% 中，研究人員就已經發現了數十個外源基因。雖然其他動物偶爾會匯入外源基因，但沒有一種動物能與蛭形輪蟲的遺傳靈活性相媲美。通常維持細菌細胞壁或在細菌中產生抗生素和毒素的基因都在輪蟲基因組中找到了新的家。雖然一些較舊的基因已經被改造得更像原始輪蟲基因，但較新的基因仍然看起來像細菌和真菌的原始基因。這意味著蛭形輪蟲長期以來一直在竊取基因，並且沒有顯示出在短期內停止的跡象。
蛭形輪蟲的盜竊癖可以使它們比其他物種具有很大的優勢。細菌在生物化學方面比動物所能希望的更加多樣化，因此竊取它們的基因聽起來像是增加自身代謝能力的絕佳策略。當數十億生物體的綜合進化潛力擺在你的腳下時，為什麼還要進行性行為呢？
蛭形輪蟲對乾旱的抵抗力與它們竊取基因的非凡技能有關。當它們自行脫水時，它們不可避免地會損壞自身的膜和 DNA。當它們補水時，它們必須修復其 DNA 以消除損害。這段修復期是外源基因可以整合到基因組中的機會視窗。蛭形輪蟲甚至可能以這種方式在它們之間交換遺傳物質，這是一種奇怪的偽性行為。
變成無性繁殖並不容易。當有性繁殖已經確立時，遺傳和發育限制會阻止向無性繁殖的輕鬆轉變 [1]。那些設法擺脫困境的物種需要其他過程來產生足夠的遺傳多樣性，以避免因遺傳停滯而滅絕。從蠑螈到輪蟲再到人類……我們都需要一點點性。
引用
1. Engelstädter J (2008) 對無性繁殖進化的限制。BioEssays 30: 1138-50.
2. Lampert KP, Schartl M (2010) 少總比沒有好：蠑螈、青蛙和魚類的不完全孤雌生殖。BMC biology 8: 78.
3. Bi K, Bogart JP (2010) 一次又一次：單性蠑螈（Ambystoma 屬）是最古老的單性脊椎動物。BMC evolutionary biology 10: 238.
4. Bogart JP, Bi K, Fu J, Noble DW, Niedzwiecki J (2007) 單性蠑螈（Ambystoma 屬）為真核生物呈現了一種新的繁殖模式。Genome 50: 119-36.
5. Waggoner B, Poinar G (1993) 多明尼加琥珀中的化石擬輪蟲。Experientia 49: 354-357.
6. Baqai A, Guruswamy V, Liu J, Rizki G, Speer BR (2000) 輪蟲綱簡介。可用：http://www.ucmp.berkeley.edu/phyla/rotifera/rotifera.html。
7. Maynard Smith J (1986) 思考沒有性的生活。Nature 324: 300-301.
8. Gladyshev Ea, Meselson M, Arkhipova IR (2008) 蛭形輪蟲中的大規模水平基因轉移。Science 320: 1210-1213.
圖片來源：蠑螈圖片來自第三個參考文獻（Bi 和 Bogart 2010），盜配生殖來自第二個參考文獻（Lampert 和 Schartl 2010）。蛭形輪蟲圖片由Umberto Salvagnin提供。
延伸閱讀
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關於作者
盧卡斯·布勞威爾斯是一位剛畢業的大學生，他在荷蘭奈梅亨的拉德堡大學獲得了疾病分子機制理學碩士學位。盧卡斯在 thoughtomics 上撰寫關於進化的部落格，並在推特上使用賬號 @lucasbrouwers。除了撰寫科學文章外，您還可能發現盧卡斯戴著耳機聽電子音樂，或者在低地國家騎腳踏車。