为什么动物只有两种性别?

动物的性别通常分为两种:卵子与精子的生物学,以及这个简单图景在哪里变得复杂。

直接答案

对大多数动物来说,存在两种性别,是因为繁殖需要两个大小差异极大的性细胞融合:一个富含营养的大卵子,和一个小而能运动的精子[4]。一旦一个物种走上了这种大小分化的道路,这两种任务就变得如此不同,以至于它们倾向于由两类个体来分担——一类负责制造卵子,一类负责制造精子[4][5]。所以,“两种”并不是上天颁布的定律;它只是某种特定繁殖方式的常见结果,具体细节因物种而异[1]。

5篇文献引用

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为什么繁殖最终落在两种细胞大小上

几乎所有复杂生命的性繁殖,都是通过恰好两个特化细胞融合,形成新个体的第一个细胞来实现的[4]。这两个细胞并不是平等的伙伴。在整个自然界中,较小的“雄性”细胞——精子、花粉——通常数量多且能运动,而较大的“雌性”细胞——卵子、胚珠——通常数量少且不能运动[4]。

这种大小差异是整个系统的锚点。一个装满资源、用来支持发育中胚胎的细胞,与一个精简的、能运动的运送载体,是根本不同的对象,各自为不同的任务而优化。由于这两种角色如此不同,它们被分配给两类个体也就顺理成章,每类个体都有专门的生殖解剖结构和支持其角色的次级身体特征[4]。一种理解方式是:动物的性别其实不在于它碰巧制造哪种细胞,而在于它的身体——通过进化或发育——被建造成制造哪种细胞[5]。按照这种观点,雄性意味着拥有某种生物功能是产生精子的部位或过程,雌性则意味着对应产生卵子的部位或过程[5]。

两种性别不等于每个个体都能整齐归类

把两个听起来相同的问题分开来看会有帮助。如果“性别”指的是一个物种整体的繁殖模式——通过两个大小不同的配子融合来繁殖——那么是的,有两种[1]。但如果“性别”指的是把一个物种内的个体分成两个整齐的组,答案往往是否定的,而且必须逐个物种去考察[1]。

在我们人类这个物种中,典型的第一和第二性征通常与卵子对精子的区分相一致,但有许多自然发生的发育变异并不符合这种对应[1]。这是关于一个物种内个体的事实,而不是对双配子系统的反驳。提出这一观点的论文还强调,社会性别是一个独立的社会文化类别,而不是生物学类别,尽管两者常常被体验为纠缠在一起[1]。把物种层面的模式和个体层面的变异放在不同的盒子里,就能避免大部分混淆。

为什么两种性别常在身体和行为上不同

一旦有了两种性别,进化就可以把它们推向不同方向,因为繁殖的成本和收益对两者并不相同。一个清晰的例子来自一种跳蛛,它在颜色和形状上雌雄不同,但体型差异很弱。当食物受限时,雄性和雌性的反应大致相同:两者都需要更长时间发育,最终更小更轻,花更多时间在巢外守候猎物,并且捕猎更成功[2]。然而,即使在相同的食物条件下,雌性发育更快,成年时更小,更可能待在巢外,捕猎成功率也更高[2]。作者将此解读为一种可能的平衡状态:两种性别对环境压力表现出同等的灵活性,但仍带有内在差异[2]。

性别差异也可能出现在免疫系统中。一项建模研究检验了这样一个想法:性传播感染会塑造每种性别在免疫防御与繁殖上的投入。研究发现,较高的易感性有利于耐受寄生虫,而较高的毒力有利于抵抗寄生虫,并且两种性别不同的繁殖策略导致免疫能力差异——大多在雌性中更高[3]。重要的是,同一研究得出结论:这些性别特异的免疫策略比人们曾经认为的更难以预测,这有助于解释为什么免疫上的性别差异在动物物种中并不普遍[3]。换句话说,拥有两种性别为分化创造了可能;它并不规定一种固定模式。

那么“两种”是正确答案吗?

最站得住脚的总结是:两种性别是标准,因为两种配子大小是标准,而这两个大小类别对应两种繁殖角色[4][5]。这是关于性繁殖架构的主张,而不是说每只动物、每个个体都会呈现干净的二选一[1]。关于跳蛛和免疫的实证研究从另一个角度展示了同一主题:两种性别在某些反应上可能惊人地相似,在另一些方面又明显不同,而哪些相似哪些不同取决于物种和所测量的特征[2][3]。

一个有用的类比是锁和钥匙。系统需要恰好两个互补的部分才能工作,但这并不说明钥匙有多统一、会造出多少略有不同的锁,或者某把锁和钥匙多久会配不上。卵子和精子的两部分逻辑是“两种性别”成为默认答案的原因;身体和行为上混乱的、因物种而异的现实,则是默认答案并非全部故事的原因[1][4]。

本文引用的文献

1

存在两种性别吗?是也不是,但多半不是(而且社会性别是另一回事——或多或少)

把性别视为物种层面融合两个大小不同配子的模式,会得出两种性别,但把一个物种内的个体分成两组往往不可能,必须逐个物种评估;社会性别是一个独立的社会文化类别。

2

一种雌雄在颜色和形状上不同但体型差异不明显的跳蛛中,两种性别对食物限制的反应相同

在一种雌雄在颜色和形状上不同但体型差异很弱的跳蛛中,食物限制导致雄性和雌性在发育和行为上产生相似反应,而某些性别差异无论食物条件如何都持续存在。

3

性传播感染选择两种性别中不同水平的免疫能力和繁殖投入

一个针对限制生育力的性传播感染的繁殖与免疫投入模型发现,两种性别之间繁殖策略的差异导致免疫能力的性别差异,大多在雌性中更高,但这些性别特异的免疫策略比之前认为的更难以预测。

4

两种性别

几乎所有复杂生命的性繁殖都涉及两个差异特化的配子融合,小而能运动的雄性配子和大而不能运动的雌性配子,而这两种性别角色被分配给两类具有专门生殖解剖结构的个体。

5

设计出来的性别:动物性别的新解释

动物的性别不取决于它能够制造哪种配子,而取决于它被设计来制造哪种配子,这里的“设计”通过进化或发育选择过程来理解。