卵生和胎生的根本区别(卵生和胎生哪个是进化的选择)
从进化学的角度来看,胎生更先进。卵生动物和胎生动物的区别:不同的繁殖过程、不同的营养来源和不同的胎儿发育方式。卵生动物会生下蛋来繁殖后代。胎生动物直接生下自己的幼崽,不会下蛋。在哺乳动物中,除鸭嘴兽和针鼹鼠外,其余的都是胎生哺乳动物。它们直接生下自己的后代,不会产卵。卵生动物是产卵和繁殖自己的后代。
先有鸡还是先有蛋?
这是一个古老的谜,但从动物繁殖进化的角度来看,这个问题并不难回答。毫无疑问,卵子出现在胎儿出生前,即鸡蛋和鸡。所有陆地脊椎动物的祖先都来自5亿年前的一条鱼——
盾皮鱼
,毫无疑问,当时这条鱼通过卵子繁殖后代,继承基因。然而,在接下来的数亿年生命演变中,地球想出了两种让新生命进入世界的方法,要么把新生命放在一个鸡蛋里,在那里新生命可以继续成长,直到它破壳而出;或者把它留在母亲身上,直到它发展成一个完全形成的新生命。
那么在数亿年的生物演化的过程中,生物如何选择是卵生还是胎生?动物世界出现的卵生还是胎生这种严格的生殖二分法,是否有一些深层次的原因呢?
选择
在生命进化的早期阶段,动物通过卵子繁殖。通常,雌性一次向世界释放数千只卵子,然后随机接受雄释放的精子。由此产生的胚胎在复杂而危险的自然界中发育并孵化。到目前为止,许多生物,特别是小而简单的生物,仍然以这种方式繁殖。
随着生命的进化,动物变得越来越复杂。脊椎动物,包括许多两栖动物、爬行动物,甚至一些鱼(鲨鱼),已经转向另一种生殖方式:体内受精。在这种情况下,雌性可以确保卵子受精率较高,雌性可以更有选择地选择哪些雄性结合繁殖后代。这种生殖方式产生的胚胎可以在离开母亲之前安全发育。
在地球生命进化的旅程中,胎儿出生较晚。虽然科学家不知道第一种胎儿动物是什么时候从母亲身上出来的,但科学家知道是什么力量促进了从产卵到胎儿的过渡,以及以前可能采取的进化步骤。
虽然两种生育方式都繁衍了后代,但它们却呈现出截然不同的优点和缺点。选择卵生的雌性可以更快地从孩子身上挣脱出来。例如,鸟类从未进化过胎生,可能是因为怀孕期间,鸟类无法支持飞行的能量成本。但是卵生让新生的蛋暴露危险的自然环境中,许多蛋来不及破壳就成为盗蛋者的美餐。
另一方面,选择胎儿的雌性可以容纳胚胎,以保护胚胎更长时间免受捕食者和环境的伤害。但这样做的风险是,怀孕会使雌性面临更多的能量消耗和胚胎本身的巨大风险,动物会死于难产。
在进化过程中,卵子和胎儿的主要区别在于雌性应该何时密封胚胎。如果雌性过早密封胚胎,它们就会变成鸡蛋,如果密封得很晚,它们就会变成胎儿。例如,大多数爬行动物在胚胎发育到整个形成过程中约三分之一时产生。
为了平衡卵子生殖和胎儿生殖的缺点,袋子动物进化成育儿袋。袋子动物生下的幼崽实际上是未成熟的胎儿,但它们会在母亲的育儿袋中发育。这样,母亲就可以为脆弱的后代提供保护,使其发育到一定的大小。
决定因素
在生命进化的道路上,生物如何选择胎生还是卵生?
2009年,《自然》杂志上的一篇论文证实:一个物种进化出胎生之前,这个物种可能必须进化出基因决定后代性别的能力。
许多生物的性别不是由基因决定的,而是由环境因素决定的,尤其是由温度决定的。
然而,胎儿产生的后代的性别与基因确定性别有很强的统计关系。例如,人类生男孩或女孩的概率是由人类性染色体决定的,但卵生动物并非如此。例如,海龟几乎不能在陆地上行走,但它们仍然来海滩产卵。如果海龟把所有的卵子都释放到海水中,后代更有可能是各种各样的男性,因为海水的温度变化远小于陆地。
然后,一旦海洋物种进化出能够通过基因确定性别的能力,海洋动物就不再需要冒险进入陆地,它们可以完全适应海洋环境。没有在陆地上行动和筑巢的需要,每个群体都会演变出适应海洋生活方式的身体组合,如鱼龙(Ichthyosauria)。龙鱼是一种生活在三叠纪的史前海洋爬行动物们不能用脸颊呼吸,而是像鲸鱼一样用肺呼吸。
龙鱼想象图
因此,龙鱼经历了从海洋到陆地再到海洋的进化过程。再次进入海洋,为了生存,他们的四肢进化成四个鳍,进化成扁平的尾巴和背鳍。当龙繁殖时,它们也会把鸡蛋留在体内孵化,然后在小龙出生后释放到海洋中。
科学家们一直认为,鱼龙的爬行祖先只有从海洋迁移到陆地,才能进化出胎生。但2014年,一个.鱼龙化石48亿年前的发现改变了这一观点。分娩时死亡的鱼龙化石将时间定格在新生儿刚从母亲骨盆中探出头来的那一刻。大多数胎生海洋爬行动物出生时都是先长尾巴的,这样他们就可以在分娩过程中继续从母亲那里吸收氧气;然而,鱼龙的第一个姿势表明,鱼龙从更古老的陆地祖先那里继承了胎儿的方式。因此,最早的胎生陆地爬行动物至少是2.尽管在陆地上没有发现如此古老的胎生动物化石,但5亿年前就出现了。
同时存在胎生卵生
三趾石龙子(Saiphos equalis)
对于一个物种来说,卵子或胎儿是一个判断问题,它们只能选择其中一个。但令人惊讶的是,澳大利亚有一种蜥蜴——三趾石龙子(Saiphos equalis),同时,有两种生殖方式:卵生和胎生。
生活在澳大利亚悉尼的三趾石龙是卵生的,卵壳很薄,卵产出后胚胎几乎完全发育,这意味着卵可以在很短的时间内(5天)孵化。生活在澳大利亚北部的三趾石龙采用胎生,直接生幼崽,节省了5天的孵卵期。虽然繁殖方式不同,但它们可以交配繁殖后代,没有生殖隔离,这表明它们仍然是同一物种。
生物学家甚至发现,一只三趾石龙子在同一个怀孕期间产生了三个鸡蛋和一只存活的幼崽。
三趾石龙子(Saiphos equalis)
卵子生还是胎儿生取决于雌性基因表达的差异,即雌性体内哪些基因表达处于开放或关闭状态。在同一物种中,雌性能否产生卵子取决于数千种基因的表达。当某些基因打开时,雌性可以产生卵子。同样,当其他特定基因打开时,子宫可以保护胚胎。
然而,在三趾石龙子中,两种基因都被表达出来。因此,科学家们认为,这种脚趾石龙子正处于卵生物和胎生物之间罕见的过渡阶段。然而,最终的进化方向尚不确定,因为生物进化是一个随机的过程。随着环境的变化,它可能会改变所选方向,转向另一个方向。
一些科学家还认为,脚趾石龙子处于回归祖先的状态,即从胎儿到卵子的方向。20年前,科学家们认为胎儿很难或不可能再次进化为卵子。然而,越来越多的研究表明,生物的回归进化相当普遍,反向生长是可能的。
脚趾石龙并不是唯一让生物学家感到惊讶的生物。海马是唯一一种已知的男性怀孕和生孩子的动物:雌性可以将卵子转移到雄性的袋子中进行受精和发育,雄性激活的基因与其他物种的雌性相同。
讨论不同性别的生物,实际上是关于动物完全不同的身体结构组织,本质上是关于生物基因选择性表达,虽然不同的生物差异可能存在数百万年,但在数百万年甚至数亿年前,它们从同一物种进化。
那么,什么共同的基因促进了不同的胎生物种呢?是什么基因促进了卵生?生物进化的基本规律是什么? 对于这些生命的奥秘,人类还有许多未知等待探索。
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