作為一種在數(shù)量毫無半點銳減勢頭的物種，人類有著驚人的高變異率。我們每個人在出生時都可能產(chǎn)生70個父母不具有的新的遺傳錯誤，這個數(shù)字比細(xì)菌要高得多。變異可能會降低生物體的機能，在人類身上一代又一代的出現(xiàn)這種bian變異，可以對人類作為一種物種的存在產(chǎn)生致命威脅。而人類仍未滅絕的事實又表明，從長期效應(yīng)來看，我們自有一套方法來剔除這些遺傳垃圾。最近在《科學(xué)》雜志發(fā)表的一篇論文中提到了一個有趣新的證據(jù)，證明這一切可能和生物的一項有意思的活動有關(guān)：性。

密西根大學(xué)的生物學(xué)家 Alexey Kondrashov 是這篇論文的高級作者之一，在過去三十多年，他一直在探索人們是如何擺脫這些有害變異的，這個問題所造成的迷思比我們想象的要困難得多。有一種自然選擇的模式是，對基因變異進(jìn)行逐一篩選：決定某一個變異可以留下、另一個不行。另一種模式則是不同變異的基因的存在與否都互相關(guān)聯(lián)，人口遺傳學(xué)家稱這種現(xiàn)象為協(xié)同（增效）、或異位顯性（上位性）效應(yīng)。例如，如果一個系統(tǒng)因為一個部件出現(xiàn)缺陷而能勉強運行，再出現(xiàn)第二第三個部件缺陷就能使它徹底損壞。這種情況出現(xiàn)在一個變異可以與另一個變異一起產(chǎn)生復(fù)合效果時，且對于一個個體來說，多個變異不是以加成的效果讓情況加劇，而是呈指數(shù)級的增長讓情況變糟。

對于 Kondrashov 他們來說，這一推論說明對人類和其他容易發(fā)生變異的多細(xì)胞生物來說，存在一條避開這些快速累積的錯誤陷阱的逃生通道：一旦這些有害遺傳錯誤的數(shù)量增加，自然選擇則會成堆的將它們清掃出基因組之外。而對兩性生殖的生物體來說，由于每個親本的變異可以隨機重組到相同的染色體上，所以對不良變異的協(xié)同剔除可以更高效地發(fā)生。

△ 密西根大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家，Alexey Kondrashov （圖片來源：University of Michigan Life Sciences Institute）

Kondrashov 從理論角度研究協(xié)同效應(yīng)的作用，其他研究人員則采取實驗手段，來檢測在現(xiàn)實世界中的不同變異是否能以上述方式相互影響。測試也產(chǎn)生了不同的結(jié)果，但也許是因為自然選擇的這種協(xié)同效應(yīng)在處理這些變異基因時并不需要太大效果，就能挽救一個物種。

現(xiàn)在，Kondrashov 和其他共同作者從大約2000個人和約300個果蠅的基因組中統(tǒng)計出了一個基因庫，發(fā)現(xiàn)這種效應(yīng)一直在默默地在人類和其他生物體上發(fā)生作用。哈佛醫(yī)學(xué)院系統(tǒng)生物學(xué)博士候選人 Mashaal Sohail 借鑒了物種變異率及其他因素的知識，和其他研究員一起開始計算在沒有剔除作用的情況下，人類和果蠅應(yīng)該出現(xiàn)的基因變異的分布情況。例如，會出現(xiàn)100、50、或30個變異的個體該有多少。然后科學(xué)家再參考基因組數(shù)據(jù)，找到真實世界中，人口基因變異的分布情況。

他們發(fā)現(xiàn)，實際攜帶大量有害變異的人數(shù)明顯少于預(yù)期，這一觀察結(jié)果與基因變異并非獨立作用的假設(shè)相符合。荷蘭瓦格寧跟大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家 Arjan de Visser 表示：“在變異率分布的最高的一端，即在具有大量有害變異的人身上，自然選擇會發(fā)揮更強的作用?！?/p>

這個發(fā)現(xiàn)也同時帶來一些值得注意的事項。Kondrashov 和哈佛醫(yī)學(xué)院計算遺傳學(xué)家 Shamil Sunyaev 認(rèn)為，具有并非毀滅性的基因變異的個體在數(shù)量上似乎沒有任何縮減。Sunyaev說：“雖然對于絕對有害的變異的個體是有減少作用的，但我們無法在整個基因組都看到這樣的現(xiàn)象?！痹搱F隊還希望收集更多的數(shù)據(jù)，來研究基因變異對不生成蛋白質(zhì)的基因組的影響。讓他們能進(jìn)行再一次的統(tǒng)計測試，來確定上述相互影響是否在更廣泛的發(fā)生。

盡管如此，他們給出的證據(jù)是令人興奮的，給出的理論也很吸引人。愛丁堡大學(xué)進(jìn)化遺傳學(xué)家 Brian Charlesworth 說：“我認(rèn)為它在生物學(xué)上是非常有吸引力的。在同類研究中，這是第一次提供的證據(jù)來自真實世界的天然族群的數(shù)據(jù)?！?/p>

在這項研究中，發(fā)現(xiàn)的最有趣的結(jié)論是它或許有助于解釋性存在的意義。在群體遺傳學(xué)中，有性生殖并不被看作為一種進(jìn)化策略。作為一個有性繁殖的生物體，即使能一帆風(fēng)順的地找到一個交配的伴侶、成功受孕，它仍然只能傳給后代一半的基因。而一個無性生殖的生物體，后代就是母體的完美復(fù)制品，既得到了雙倍的好處，又免去麻煩的過程?？珊茱@然，性行為仍在繼續(xù)。

（圖片來源：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine）

性的可取之處在于當(dāng)涉及到進(jìn)化時，它似乎能以無限種新組合的方式將父母的基因混合在一起。除非是同卵雙胞胎，否則任何一個兄弟姐妹都不會和你完全一樣。并且你自己所攜帶的每一個精子或卵細(xì)胞都包含一大堆只有你自己基因的混合物，所以你的每一個后代都會得到不同的東西。有性生殖可以讓自然選擇有更多的篩選途徑，來適應(yīng)眼前存在的各種情況。

當(dāng)需要高效的方式來擺脫基因變異帶來的真正的遺傳災(zāi)害時，這種隨機組合的益處就遠(yuǎn)超過弊端。只有當(dāng)有害的變異碰巧被組合到同一個體時，才可以被大規(guī)模的從人口中剔除，而性行為可以有助于做到這一點。而裝有不良變異的不幸的“個體”可能是一個精子細(xì)胞，它可能因為不具有健康機能而無法抵達(dá)到一個卵細(xì)胞；它甚至可以是一個機能不全從而不具有繁殖能力的生物體。無論哪種方式，這些變異的基因組合都會從人群中退出，不被代代相傳。

那么，由性聚集到一起的一大堆令人擔(dān)憂的問題，將從基因庫中顯現(xiàn)出來。