进化的逻辑︱呼喊者与搜寻者：雌雄分化的根源

假如没有性别之分，世界会是什么样子？

想来是异常单调的，没有争风吃醋、也没有打情骂俏。没有雄狮低沉的嘶吼，也没有花朵绚烂的盛放，蝴蝶消失无踪，昆虫在枯叶下潜行。

只有在有性生殖的世界里，才会有动人的吟唱和迷人的舞蹈、醉人的芬芳和魅人的色彩，那是两性相吸的手段，也是互相炫耀的武器，还是相互陪伴的愉悦。

有性生殖的基础是雌雄分化，而雌雄分化的基础是精子和卵子的分化。

所谓分化，就是变得彼此不同。你不像我，我也不像你。

一般推测，地球上35亿年前就出现了早期生命，也就是细菌。它们基本没有性别，或者说没有严格的性别，最多会通过质粒交换一些基因，不会出现复杂的性别斗争。

在此后的15亿年里，所有的生命一直采用无性生殖。它们持续分裂，从一个变成两个，两个变成四个，坚持不懈、无止无休。分裂出来的细菌也都差不多，这个跟那个很像，那个跟那个也很像，这就是所谓的同质性。没有区别，也就没有分化，当然也就无所谓精子和卵子。

直到20多亿年前，真核生物出现时，有性生殖才登上生命的舞台，但过程仍然相当草率。比如酵母菌，平时进行出芽生殖，就是先长出一个球状的小芽，然后小芽脱落，变成一个新的酵母菌。没错，这是一种无性生殖，也是酵母菌常用的生殖方式。

只有环境恶化时，酵母菌才会改变策略——它们需要以变化来应对变化，否则就只能在恶化的环境中坐以待毙。这时，两个酵母菌会互相靠近，通过一个特殊管道结合在一起，细胞核由管道连通起来，互相结合成二倍体细胞。这个二倍体细胞会进行减数分裂，最终变成子囊孢子，重新回归单倍体。而后子囊孢子会形成新的酵母菌，完成一个轮回。

尽管上述过程无所谓雌雄，因为两个酵母细脆都差不多，并没有精子和卵子的分化，但其间确实出现了不同个体的基因重组，可以看作是有性生殖的原始形态。

原生动物也没有典型的精子和卵子，生殖细胞只是大致区分不同的交配型。总的来说，这些原始的有性生殖方式相对公平，双方付出的营养物质都差不多，无所谓谁吃亏谁上当。当生物学家看不出生殖细胞的区别时，就索性用“配子”这个中性词汇加以代替。

不过，配子之间的平衡非常脆弱。就像走钢丝，一段时间内维持平衡不成问题，但要一直走下去，总有失去平衡的时候。随着时间的推进，均一配子之间必然失去平衡，有的配子体积相对较大，有的相对较小。平衡一旦被打破，就会一发而不可收拾。正如跷跷板一端被压了下去，另一端就很难再有机会扳平。

而这就是雌雄分化的起点。

从进化的角度来看，不平衡状态反倒更容易维持。

这是一个简单的物理问题，大配子含有更多的营养物质，可以为后代提供强大的物质保障，从而提高后代的生存率。按照这个逻辑，所有配子都会在体积方面展开竞争，你的体积比较大，我要比你还大，否则后代就没有竞争力。如此竞争的结果，必然导致配子体积越来越大，成本也越来越高，当超出机体承受能力时，就会有一些配子反其道而行之，它们不再寻求体积变大，而是转而缩小体积。

在满是大配子的世界里，小配子一旦出现，就会占尽便宜，表现出极大的优势。因为制造小配子的成本更低，用相同的资源可以生产更多小配子。而且小配子行动灵活，便于主动出击，获得更多与大配子合作的机会，留下更多后代。

大小差异的进化策略一旦出现，就会互相促进，推动配子不断离开平衡点，向着或大或小两个方向进化。大配子会尽量增大，小配子会尽量变小。最终的结果，就是我们看到的精子和卵子。

精卵分化一旦完成，就会引发一系列连锁反应。

由于精子成本较低，可以大批量生产。与此对应，卵子成本较高，产量必定受限。由此形成了一个基本格局——精子又小又多，卵子又大又少。凡实行有性生殖的生物，无不遵循这一基本原则，并在此基础之上构建两性博弈的底层逻辑。

为了便于理解这个逻辑，让我们假设有三个游戏小组，每个小组两个人，分散在黑暗森林里玩搜寻游戏，率先找到对方的一组获胜。

第一组为了保持体力，两人都不愿意大声喊叫，只在黑暗中默默搜寻对方。可以想像，他们找到对方的可能性非常低，几乎肯定落败。

第二个小组更换了个策略，两个人都耗费大量能量大声喊叫。由于在喊叫时能量消耗过快，以至于无力移动，尽管他们可能都听到了对方的呼喊，却很难赶到对方身边，甚至可能因为能量耗尽而永远无缘相见。所以这种策略也不理想。

第三个小组采用了全新的策略，其中一人呆在原地不动，将移动的能量节省下来用于大声喊叫，给对方提供足够的信息指引，静等对方找上门来。另一人则停止喊叫，只是努力监听对方的声音，然后轻装上阵，以最快的速度向对方靠近。

不难看出，第三组很容易胜出。如果增加移动搜寻的人数，找到目标的概率更高，那正是精子和卵子采用的策略。这也是经过亿万年的自然选择筛选出来的优胜策略——精子和卵子分别扮演搜寻者和呼喊者。

卵子呆在原地发送位置信息，只不过从声音信息改成了激素信息。信号越强，被对方找到的机会就越大。为了发出强大的激素信号，卵子就必须足够大，以便携带足够多的信号。由于不需要移动，卵子体积大一点也未尝不可。

精子负责接收信号并快速向对方靠近。为了提高搜索成功率，雄性往往会派出大量精子执行搜索任务，它们需要轻装上阵，迅速向卵子靠近。所以精子细胞除了保留细胞核以外，几乎放弃了所有不必要的装备，其中包括细胞质中的线粒体。

精子和卵子就这样变得完全不同，出现了典型的精卵分化。有了精卵分化之后，雌雄分化也就是水到渠成的事情了。

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史钧，生物学博士，专注于进化论领域的科普写作，已出版多部科普作品，其中《其实你不懂进化论》获得第十六届文津奖，并入围2020年中国好书。生命的进化是符合逻辑的过程，底层逻辑就是自然选择，在此基础之上，又衍生出了许多其他逻辑，共同构成了一个复杂的理论体系。本专栏将对这一理论体系进行深度梳理，详细介绍其中的各种逻辑关系，讨论生命的本质，理解生命的意义。