关于生命的问题有哪些,如何看待生命是一个进化的过程( 三 ) _世界这么美好为什么有性

其次，细菌基因碎片的整合过程是随机发生的，这就导致宿主的基因组被这些小碎片弄得支离破碎，这些小碎片就是曾经让遗传学家们百思不得其解的内含子（Intron）。这个概念解释起来稍嫌繁琐，感兴趣的读者可以去找任何一本遗传学教科书来读一读。不想费事的朋友只需明白一点就够了：真核生物的基因组其实是一团乱麻，几乎每个基因都不完整，中间被插入了若干个毫无用处的基因片段。仅从这一点就可以知道，生命不可能是被上帝设计出来的，如果真是这样的话，这个上帝也太邋遢了。
内含子的存在造成了一个严重的后果，那就是当真核基因转录成信使RNA时，必须先将内含子片段切除掉，才能送到核糖体（Ribosome，蛋白质的合成机器）中，成为蛋白质合成的模板。这个切除过程需要非常精细的控制，所以速度要比RNA转录过程慢很多，一不小心就会把还没有切好的半成品送到核糖体，合成出来一大堆没用的蛋白质。所以宿主细胞进化出了细胞核，把信使RNA的剪切过程放在细胞核内进行，和核膜外的核糖体分隔开，真核细胞这个名字就是这么来的。
换句话说，真核生物之所以进化出了细胞核，其本意并不是为了保护基因组，而是为了保护细胞质中的核糖体，避免让它们做无用功。但是，一旦进化出了细胞核之后，真核细胞的基因组就被间接地保护了起来。而性，就是在此之后出现的一个必然结果。
04终于要说到正题了。不过大家请相信，本文之所以要用这么大篇幅讲述性之前发生的故事，是因为这些故事都是有用的。
在讲述真核生物的性起源之前，让我们先来看看原核生物们都是怎么繁殖的。
原核生物的基因组不像真核生物那样被分成了若干条线状的染色体，而是一整条圆形的闭环。环上的基因并没有老老实实地待着不动，而是一直在进行前文所说的“基因水平转移”，即每个基因都可以自由地在不同细胞之间流动，原核生物就是依靠这个办法来增加基因多样性的。
举个例子：单个大肠杆菌的基因组里只含有大约4000个基因，但整个大肠杆菌群体里含有超过1.8万个基因，任何一个大肠杆菌都能从这1.8万个基因库里任意挑选自己需要的基因，这就大大增加了大肠杆菌的基因多样性，使得这个物种能够通过变换不同的基因组合来应付各种各样的环境变化。
换个说法：假如你从野外环境中任取两个大肠杆菌，研究一下它们基因组，你会发现彼此之间只有一半的基因是相同的。相比之下，人类不同个体之间的基因相似度超过了99% ，人类实在是太单调了！
细菌这种东西之所以一直存活了40亿年，与它们的基因多样性有着很大的关系。

文章插图
原核细胞和真核细胞的内部结构对比图
不过，细菌的“基因水平转移”并不是真正意义上的性，因为这种基因转移大都是单向的，一方只接受，另一方只付出，而且每次通常只转一个基因，不像真核生物的性那样，双方各自交换一半的基因组，这才是真正的有性生殖。
造成这一差别的原因有两个：一、真核细胞的细胞核限制了基因的水平自由流动， “基因水平转移”没法正常进行。二、真核生物的基因组比原核生物大多了，每次只转一个基因是远远不够的，必须全部交换才行。
写到这里，必须补充一个大部分非专业人士都不太注意的小细节，那就是性绝不只是双方交换一半基因组那么简单。性细胞在进行减数分裂前，来自父亲和母亲的配对染色体都要事先发生同源基因重组，双方随机交换各自对应的基因片段，然后才能生成性细胞，再去和另一半配对。