談到生理性別，人們通常會想到雄性和雌性兩種。但事實上，在演化產(chǎn)生精子和卵子，并產(chǎn)生顯著的體積結(jié)構(gòu)區(qū)別之前，生物是不能用性別區(qū)分的。這對很多菌類、藻類以及原生動物也同樣成立。但它們有的不是性別上的不同，而是交配型的差異。它們的生殖細胞結(jié)構(gòu)大多相似，只有分子層面的區(qū)別。并且，這些交配型通常并不是成雙成對的。

例如，一種社會性阿米巴蟲——盤基網(wǎng)柄菌（Dictyostelium discoideum）就有三個交配型，每一種都可以與其他兩種交配。白色小鬼傘（Coprinellus disseminatus），一種白傘蓋的蘑菇，則有143種交配型。同樣，每一種都能與其他142種交配型交配。傘狀多毛的裂褶菌（Schizophyllum）甚至有超過23,000種交配型，不過這種過于復雜的繁殖配型意味著并非所有交配型之間都能隨意交配。

然而大多數(shù)物種都只有兩個交配型。巴斯大學的George Constable和蘇黎世大學的演化生物學家Hanna Kokko試圖找出原因。在上個月《自然-生態(tài)與進化》雜志的一篇論文中，他們構(gòu)建了一個僅包含三類基礎(chǔ)生態(tài)元素的模型：突變率、種群數(shù)量以及交配頻率，并以此為基礎(chǔ)，預(yù)測一個物種能產(chǎn)生幾種交配方式。他們的研究不僅揭示了交配型的生物學基礎(chǔ)，還促進了我們對兩性演變過程的認知。

Hanna Kokko教授（來源：onartandscience.）

許多科學家認為交配型起源于生命出現(xiàn)的早期，以避免同系繁殖對種群的不利影響。如果生物與不匹配的交配型或同種交配型性交，通常不會產(chǎn)生后代。

在這種邏輯下，生物擁有的交配型應(yīng)該越多越好。如果只有兩種交配型的話，對任何個體而言，種群中只有一半的個體能成為潛在交配對象。如果有三種交配型，交配對象則上升到了三分之二，所以越多交配型越好。如果基因突變帶來了一個新的交配型，它將能與種群中所有其他個體交配。這樣一來，種群將能更快更多地產(chǎn)生后代，增加種群數(shù)量。

“直覺告訴我們交配型該這樣不斷增長，直到成千上萬?！盋onstable說道。

然而，現(xiàn)實中的交配型很少達到爆炸性數(shù)量，目前對此的主要猜想是，這樣能保持物種穩(wěn)定性。只擁有兩種交配型是一種更優(yōu)的選擇：包括性訊息傳遞網(wǎng)絡(luò)更簡化，父母傳遞細胞器的分類系統(tǒng)也更簡單。但這一理論無法解釋很多例外。

就在這時，Constable忽然靈光一現(xiàn)：“一直以來我們都默認生物總是在頻繁地交配著?！边@一假設(shè)使得他對物種演化的預(yù)測產(chǎn)生巨大的變化，因為在生物不交配的時候，交配型就會變成一種中性特質(zhì)：隨機事件會使一些交配型的個體占主導地位，而另一些交配型消失。

根據(jù)這一模型，依靠頻繁的交配來產(chǎn)生大量后代的物種可以擁有更多交配型，而交配頻率低的物種則不能。Constable和Kokko想知道，根據(jù)該模型，只支持兩種交配型的生物交配頻率應(yīng)該有多低。結(jié)果是：非常，非常低，幾千代里才有一次。

具有143種交配類型的白色小鬼傘（Coprinellus disseminatus），每一種都能與其余142種交配。（來源：Stu’s Images）

Constable說：“一開始我覺得很失望，這個結(jié)果看起來太低了?！钡斔蚄okko尋找自然界的案例時，卻發(fā)現(xiàn)該模型很可靠?！斑@就是它的美麗之處?！蹦侥岷诖髮W的演化生物學家Bart Nieuwenhuis說。阿米巴蟲、很多真菌等只有兩種交配型的生物通常很少交配，它們更多地采用更省時省能的無性繁殖：有些酵母可能每1000到3000代才會交配一次，當環(huán)境太惡劣時，它們才會選擇混合基因的方式來演化出有利特質(zhì)。

同時，Constable告訴我們，那些有成百上千個交配型的生物，都是“性活躍度最高的真菌”。他的模型還能解釋其他一些性行為模式，例如有些物種能轉(zhuǎn)變它們的交配型，或者能與同性交配繁殖。

悉尼大學的演化生物學家Jussi Lehtonen說：“這個模型從個體生物學的角度，解決了一個長期以來的謎團，并且答案也很簡單?！?/span>

Kokko還提到，我們生物學實驗基礎(chǔ)建立在少數(shù)幾種模式生物上（例如小鼠、果蠅、大腸桿菌），這讓我們對生命界的多樣化了解并不完整，包括很多非常基礎(chǔ)的生理功能。“研究者們在理解多樣化的時候缺乏遠見，并非所有生物都符合我們熟知的定理?！盞okko在郵件里寫道。她希望她的研究能帶動更多“非正統(tǒng)”物種的實驗研究。將來科學家們也能通過對特定物種交配機制的研究，包括信息素傳遞和細胞器遺傳等，來完善她的模型。

這些生命法則或許還能幫助我們理解熟知的生物特征。法國里爾大學的生物學家Sylvain Billiard說：“我們能看到，兩種交配型的出現(xiàn)是雄性和雌性演變的開端。”Constable和Kokko的模型或許能提示促使這一現(xiàn)象發(fā)生的基礎(chǔ)條件。Nieuwenhuis猜測，由于只有在性交繁殖的速率較慢時才會產(chǎn)生兩種交配型，因此難以找到交配對象可能造成了最初向兩性的演變。為了讓自己能更容易與另一交配型結(jié)合，配子體積也在變小，這也是如今性別特征發(fā)展的開端。

Nieuwenhuis試圖在自己的實驗室中，讓裂殖酵母產(chǎn)生第三種交配型，使其能與現(xiàn)存的其它兩種交配?！暗@有些困難。”他說道。目前為止他還沒有取得成功的結(jié)果。

Constable還認為，他的研究可以有更直接的應(yīng)用。在一種容易感染農(nóng)作物的致病菌里，有一種交配型帶來的破壞尤其嚴重，而決定這種交配型的基因或許與它對殺菌劑的抵抗力有關(guān)。這兩種特征為何相關(guān)？如果能解決這一問題，也許能減緩或防治農(nóng)作物的枯萎。

日內(nèi)瓦大學的博士后Zena Hadjivasiliou說：“從某種程度上來說，Constable和Kokko的發(fā)現(xiàn)源自簡單的直覺。有時，最棒的研究恰恰來源于這種靈感?！?/span>