生命为什么要进化出死亡功能?( 二 ) _生命

然而无性繁殖或孤雌生殖毕竟还是复制了同一套母本DNA，其后代发生突变的几率远不如有性生殖多。有性生殖是由亲本产生的两性生殖细胞（例如精子和卵细胞）的结合成为受精卵，再由受精卵发育成为新的个体的生殖方式。在有性生殖中后代接受了来自父母双方的基因，在融合的过程中大大丰富了基因多样性。在进化的过程中，为了获得更多利于适应环境的基因突变，越高等的生物越倾向于有性生殖。
进化中总有处于过渡地带的生物，比如可以通过出芽方式无性繁殖并在成熟后进行有性生殖的真菌，以及拥有无性繁殖世代和有性生殖世代的水母等，这在后文还会提到。秀丽隐杆线虫则处于孤雌繁殖和有性繁殖的过渡区间，在自然界中绝大多数秀丽隐杆线虫都是雌雄同体，它们拥有一对性染色体，可以用自己精囊产生的精子为自己的卵子受精。但在自然条件下有万分之五的概率会丢失性染色体中的一条而产生雄性后代，这“万里挑一”的雄性可以通过交配让雌雄同体产下比自交更多的后代，并且雌雄同体会优先使用雄虫的精子。有意思的是，在实验室通常会使用热刺激性成熟前期的雌雄同体的方式促使其性染色体的丢失，从而提高雄性产生的几率。或许在自然界中也是如此，正常环境下秀丽隐杆线虫通过自交产生数量和基因稳定的后代，只有极少的雄虫起到丰富基因多样性的作用；当遇到不利的环境，便会通过提高产生雄虫数量的方式产生更多的后代以提高整个种群存活的几率。

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成年秀丽隐杆线虫，上图为雌雄同体，下图有“小钩子”的为雄虫。图片来源：www.wormbook.org
主动调控：进化迈出的一大步高等生物的衰老和死亡如同细胞的凋亡一样，是某种程序化机制运作的结果，开启衰老和死亡模式的开关，正是随着进化一步一步编码在DNA里写入我们基因的。
低等生物，无论是细菌、真菌还是病毒，它们的生存、繁殖和死亡并不是主动调控的选择，而是由外界环境决定：环境适宜便可无穷无尽的存在，环境恶化不能继续繁殖就走向死亡。
一个细菌菌落只要有足够的营养和空间就可以无限的繁殖，一旦营养缺乏，整个菌落就可能走向死亡。在这种情况下细菌应对的方法是：对同类型细菌是多占营养加快复制不给对方壮大的机会，对不同类型的细菌则可以和谐共存互惠互利。人类的肠道菌群就是一个很好的例子，各种细菌帮助消化分解不同的食物，维持整体的平衡。
病毒寄生于宿主，如果宿主死亡病毒就无法继续存活，所以病毒也进化出了自己的策略：臭名昭著的埃博拉病毒能在短短两周时间内就致人死地；艾滋病毒能在体内潜伏多年后摧毁人体免疫系统；流感病毒则经常换“马甲”，靠着不停变换表面抗原与免疫系统作斗争。这些策略都是为了能在宿主死亡前感染上新的宿主。
真菌则走了一条不一样的道路，在成熟前可以通过出芽繁殖复制出后代，扩大种群；成熟后则形成孢子体，并通过风媒等介质传播出去，这样这一菌落就能在母体营养耗竭前找到新的地盘继续发展。部分真菌在占领地盘这件事上还进化出了弄死其他物种的能力，青霉素就是因为青霉菌溶解了同一培养皿上的葡萄球菌菌落而被发现的。

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高倍显微镜下的青霉菌图片来源：网络
随着进化的脚步继续迈进，植物和部分低等动物进化出了控制发育节奏的能力。当环境不适宜生长时，植物的种子能进入休眠状态并暂时关闭萌发的开关。在秀丽隐杆线虫中，科学家Sherwood发现了在到达性成熟前存在发育检查节点（checkpoins），用于评估当前条件是否适合继续发育，如果出现食物短缺等情况，发育就会停止在这一节点上并形成一种叫dauer的幼虫形态，dauer能存活数月之久远长于正常三周的平均寿命并且不会衰老，直到条件适宜后继续发育。但秀丽隐杆线虫的这一能力在性成熟之后就消失了，也就是说一旦性成熟，线虫就在奔向死亡的路上一去不回头[2] 。之后的研究证实了，线虫生殖系统的成熟为死亡开关的打开提供了重要信号。这一基因开关作用在细胞的热休克反应（heat shock response）机制上，它通过刺激级联信号通道对外界压力进行响应，使细胞能够对抗外界的不良刺激，维持细胞处于极佳状态。然而保护性热休克反应在线虫性成熟后8小时全部关闭，细胞失去了这一保护慢慢老化从而导致线虫的衰老和死亡[3] 。死亡开关的开启很大程度上与发育和性成熟有关。