无性生殖的优缺点

动植物利用两种生殖策略之一来确保其物种的生存。两种亲本参与“正常”的生殖过程。然后通过结合亲本的 DNA 来产生后代。无性生殖则可以通过一个亲本产生后代。

成功地在没有性关系的情况下生育后代是无性生殖的主要优势。它发生在一个很短的时间内，并且不需要性别基因的成熟。作为回报，后代将具有与亲本相同的特征。

无性生殖的缺点是减缓了进化过程。这种方法产生的后代几乎完全是亲本的克隆，而且几乎总是属于同一物种。由于物种进化增长有限，其负面特征会持续代代相传。

无性生殖的定义

当一个生物体不与另一个生物体进行有性繁殖而进行自我繁殖时，这个过程就称为无性生殖。有性繁殖的生物体的基因组被混合，产生具有不同基因特征的后代。这将使种群受益，因为基因多样性的个体更有可能在疾病和气候变化等生存威胁中生存下来。

然而，它们也可能比有性繁殖的生物繁殖得更快，并且一个独立的个体可以在没有配偶的帮助下开始一个新的群体。无性繁殖的物种可能面临严重缺乏多样性的问题。

例如，像细菌这样的无性繁殖动物通过质粒传播 DNA 片段，从而利用水平基因转移来共享遗传物质并增加多样性。然而，与有性繁殖相比，这种方法产生的独特基因较少。根据环境的需求，多种植物、动物和真菌都能够进行有性和无性繁殖。大多数单细胞生物，如细菌、古菌和原生生物，都进行无性繁殖。一些动物、真菌和植物也进行无性繁殖。

无性生殖的优点

• 生殖所需的能量相对较低

由于生殖过程只需要一个亲本，因此整个生殖周期的能量需求降低了。不需要进行性行为。这意味着不需要花费能量来组合基因组。物种可以更容易地将知识传递给下一代。

• 可以在不同环境中进行

无性繁殖使生物体更具适应性。它们可以改变外观或适应不断变化的环境，但仍然能够繁殖。尽管只有一个亲本参与生殖过程，但生物体能够获得一些进化上的进展，这得益于其灵活性。如果一个生物体能够在其最初出现的环境中生存下来，那么它就可以在那里繁衍，前提是生态系统的条件随时间保持不变。

• 它促进物种的生存

由于无性生殖就是克隆，因此生殖不需要外部帮助。亲本可以克隆自己，并从生殖周期中分离出一个后代，而无需配偶或授粉。由于多样性可以得到有益的限制，生物体可以发现一个有利的环境，然后在没有随机遗传物质传递的风险下大量繁殖。

• 下一代无疑将继承有利的基因效应

由于通过无性生殖产生的后代基本上是亲本的复制品，因此几乎可以保证将物种的所有有利特征传递下去。这意味着无性生物的主要特征可以使其能够利用有限的进化发展机会。

• 有多种无性生殖方法可用

无性生殖可以以三种不同的方式进行。第一种是发育起源于亲本，称为“出芽生殖”。马铃薯是这种繁殖方式最著名的例子之一。第二种称为“营养繁殖”，发生在一个植物产生“匍匐茎”来扩大其植物种群。草莓是这种机制的一个显著例子。第三种称为“断裂生殖”，它使一个生物体的一个部分最终能够发育成一个完整的亲本。通过插条可以培育中国万年青、非洲紫罗兰和秋海棠。分裂和孢子是其他可能的繁殖策略。

• 一个独立的生物体可以建立一个群体

对于进行有性繁殖的个体来说，在建立群体之前必须形成一种关系。无性生殖不需要这样做。一个定居点可以使用一个亲本就可以创建子细胞，并几乎增长到任何大小。一旦建立了群体，这种生物就可以在该环境中与其他生物竞争可用的资源。

• 它提供了一种保护机制

由于自然的循环，较小的生物经常遭受较大的生物的伤害。较小的生物可以借助无性生殖无限期地繁殖，特别是当它们可以在其整个生命周期中保持静止时。由于过程涉及的能量需求较低，因此可以产生更多的后代，并且可以更频繁地产生它们。

• 无性生殖消除了植物种子的必要性

现代文化广泛使用特定的作物。茉莉花和甘蔗是两个典型例子。由于无性生殖，这些重要商品的大量种植现在即使它们不从种子生长或没有种子也可以进行。与需要授粉或有性繁殖的植物相比，通过无性生殖开发的植物通常在生长季节的早期就会结果。

• 这种繁殖策略可以平衡作物损失

在一个生长季节中，每种作物都会遭受一定程度的损失。无性生殖使得能够快速补充当前的作物世代以提高产量成为可能。使用此生殖周期的营养繁殖程序，即使是受损的生物体也可以被修复。

• 快速成熟

利用无性生殖周期的植物，成熟可能在短短六周内发生。依赖有性繁殖的植物，作物产量成熟过程可能需要数月。在某些环境中，由于生长周期缩短，可能出现多种结果。

无性生殖的缺点

• 无性生物的有害突变会持续更长时间

由于无性生物的后代基本上是亲本的克隆，因此亲本基因组中存在的任何不良突变都会传递给后代。这增加了无性物种最终灭绝的可能性，因为大多数突变往往是有害而非有益的，尤其考虑到该物种可获得的有限进化。

• 多样性很少

由于只有一个亲本参与生殖，无性生物的遗传多样性非常少。由于无法适应或对抗此类问题，物种更容易受到多种疾病或感染的威胁。在没有外部帮助的情况下，许多无性生物必须缓慢进化以增加遗传多样性，或者其种群数量将非常有限。

• 种群增长可能难以控制

对于许多无性物种来说，生殖过程比有性生殖更频繁，因为它更简单。这意味着一个物种的种群数量可能会过度增长，尤其是在有利于生殖周期的有利环境条件下。当没有繁殖竞争时，生物种群在每个生殖周期中翻倍的可能性会增加。

• 可能无法适应

无性生物有时无法改变其栖息地或环境。如果捕食者或疾病能够找到并消灭无性生物，情况尤其如此。针对该生物体的任何进化都可能由于其有限的进化途径而迅速消灭整个物种。

• 拥挤可能是一个严重的问题

一个亲本可以迅速产生大量后代。随着每一代向前推进，可能会出现比环境所能承受的更多的生物。由于过度拥挤造成的资源短缺可能会阻止生物体进一步生长。种群水平可以保持最大数量的生物，但饥饿是一种权衡。

• 繁殖可能导致竞争

由于它们的近距离，存在资源争夺。虽然食物是一种宝贵的资源，但某些动物也必须考虑空间。一些无性繁殖过程会产生基因相似的后代。

• 一个单一的改变可能会导致整个物种被消灭

大多数无性生物的活动能力有限，这意味着许多物种的生存不完全掌握在自己手中。一旦建立了群体，无性生物就不会迁移。如果定居点周围的环境发生变化，整个物种可能会灭绝。

• 有了无性生殖，害虫抗性很少成为问题

无性生殖倾向于使植物更难抵御环境中存在的害虫。由于这种繁殖的速度快且能量需求低，损伤或损失可以很快得到弥补；然而，对物种健康的持续威胁会降低作物产量，导致作物质量下降，或引起新的健康问题，这些问题可能会影响其他物种甚至人类。

• 无性生物的寿命通常较短

通过无性生殖产生的作物的寿命通常比通过有性生殖繁殖的植物短。比较两者就像比较被归类为“一年生”和“多年生”的植物。无性植物，如一季马铃薯，可以产生大量产量，但收获后必须不断建立新的群体。这与果园中的其他作物不同。

• 该程序很昂贵

无性生殖所需的能量较少，但以这种方式生产作物的个人会产生额外的支出，因为在此生殖周期中无法生成新的作物类型，因此一些人并不将这些支出视为投资。成功的种植也需要专门的技能，这需要时间。

• 一个物种可能依赖于其环境

虽然某些物种可以适应不同的环境并在其他栖息地形成群体，但并非总是如此。一些无性生物由于高度依赖其当前环境而可能无法在新环境中繁殖。虽然它们几乎可以在任何生态系统中找到，但蘑菇通常通过孢子繁殖，并且需要充足的水和适度的温度才能生存。

• 这种生殖周期有内置的限制

每年，进行有性繁殖的植物可能会产生数百甚至数千粒种子。例如，典型的向日葵的种子头可以容纳多达 2,000 粒种子。这可能在下一个生长季节产生多达 2,000 种不同的植物。相比之下，无性植物在下一个生长季节可能只能产生几株可行的插条来发育成新的植物。尽管无性植物具有更快的速度和成熟度，但它们有时在数量上会落后。

无性生殖的优点和缺点表明，这种常见的程序能够使生命在其他繁殖方式可能相对具有挑战性的栖息地或情况下得以延续。它具有许多限制以这种方式繁殖的物种的特征，但如果控制得当，它将使一个物种在生存斗争中得以繁荣。

无性生殖的不同类型

• 二分裂：细菌和古菌都采用这种技术。细胞复制其 DNA，然后分裂成两半，并将 DNA 的副本提供给每个“子细胞”。
• 出芽生殖：一些生物体在发育成新生物体的过程中会分离出一小部分。许多植物、海洋生物和一些单细胞真核生物（如酵母）都进行这种活动。
• 植物营养繁殖：与出芽生殖类似，这个过程包括植物长出新的分支，这些分支有潜力发育成一个全新的生物体。草莓是一种通过伸出“匍匐茎”来繁殖的植物，匍匐茎从母株延伸并长成独立的、独立的植物。
• 孢子生成：产生可以发育成新生物体的孢子的过程称为孢子生成。孢子经常采用与种子类似的策略。然而，孢子可以独立于有性受精产生，不像种子。此外，孢子比依赖其他物种（如动物）的载体更容易自行扩散，例如通过风。
• 断裂生殖：一个“亲本”生物体断裂成许多部分，每个部分发育成一个完整的、自主的“后代”生物体。尽管存在显著差异，但这种机制与出芽生殖和营养繁殖相似。其中一个原因是“亲本”生物体可能没有选择断裂。许多植物和动物，包括蚯蚓，在受伤并断裂成许多部分后，可以从碎片中再生出完整的生物体。
  当发生自愿断裂时，同一个亲本生物体可能会分成几个相对相等的部分，以产生许多后代。这与出芽生殖和营养繁殖过程不同，在这些过程中，生物体生长出的新部分比亲本小，并用于制造幼体。
  
• 无性生殖：无性生殖是具有性活动的生物体在没有受精的情况下繁殖的能力。有几种方法可以实现这一点。孤雌生殖是指未受精的卵子发育成一个新生物体，该生物体必然只拥有来自其母亲的基因。当没有雄性受精卵时，这种情况会发生在一些全雌性动物和某些其他动物物种的雌性中。由于附近没有雄性植物为雌配子受精，通常进行有性繁殖的植物会进行无性生殖，产生与亲本植物相同的后代。通过无配子体和生殖细胞的利用，核胚胎发生是胚胎由亲本组织产生的过程。这主要发生在柑橘类水果中，它们可以在没有雄性受精的情况下发育成种子。
• 植物无配子体：进行无性繁殖而不进行受精的植物被称为进行无配子体。配子体无配子体和孢子体无配子体是两种主要形式。在某些植物中，如苔藓植物和一些蕨类植物，配子体可能产生类似于孢子体的后代，但具有配子体的倍性水平。这种做法称为单性结子。然后，它们的孢子体可能产生类似于配子体的后代，但具有孢子体的倍性水平。这反过来又被称为单倍体。在开花植物中，无融合生殖，即未受精胚珠形成种子。

无性生殖的例子

• 细菌：所有细菌都通过分裂成两个与亲本基因相同的“子”细胞来进行无性繁殖。一些细菌能够进行水平基因转移，在这种情况下，遗传物质从一个生物体转移到另一个生物体，“水平”而不是“垂直”地从亲本转移到子代。细菌在生长过程中可以改变其基因构成，因为它们只有一个细胞。尽管它被用于改变成熟细菌的基因型，而不是作为一种繁殖方式，但细菌细胞之间的基因交换过程通常被称为“性”。
  由于繁殖速度快，细菌可以利用这种生存策略，使得复制错误或不正确的水平基因转移等不利的基因变化对整个种群来说无关紧要。如果它们在突变和灾难中幸存下来，很少有人能够迅速恢复细菌种群。主要是由于这种“快速繁殖，频繁突变”的策略，细菌才能如此迅速地获得抗生素耐药性。它们甚至在实验室中被观察到“创造”了全新的生物化学，例如一种细菌物种自发地获得了厌氧呼吸的能力。像多细胞生物这样高度重视个体生存的生物，从这种技术中获益不多。
• 粘菌：粘菌是奇特的生物，它们交替表现出多细胞和单细胞生物的群体行为。粘菌细胞不像动物、植物和真菌那样相互连接并依赖彼此生存。像细菌群体中的个体一样，构成粘菌的细胞可以单独生存，并在食物充足时扩散或分离。然而，由于粘菌细胞是真核生物，它们可以很好地协同工作，并产生临时的细胞外基质和一个可能变得非常大且复杂的“身体”。当粘菌细胞协同工作时，它们可以移动，有时被误认为是真菌。
  与真菌一样，粘菌可以产生孢子，它们也可以通过断裂进行分裂。粘菌由于环境因素或损伤可能会分成几部分，甚至一个细胞也可能发育成一个全新的粘菌群体或生物体。
• 新墨西哥鞭尾蜥蜴：这种蜥蜴的物种是由两个近缘物种杂交产生的。由于混合亲本的基因不兼容，无法产生健康的雄性杂交后代，而雌性杂交后代由于孤雌生殖可以独自繁殖。新墨西哥鞭尾蜥蜴全是雌性。亲本物种可以杂交产生新的后代，或者新墨西哥鞭尾蜥蜴可以通过孤雌生殖产生后代。新墨西哥鞭尾蜥蜴的“交配”行为是它们繁殖所必须的，可能是其有性繁殖历史的遗留。该物种的成员彼此之间“交配”，然后充当雌性的蜥蜴会产卵。充当“雄性”进行求偶的蜥蜴不会产卵。理论上，孤雌生殖的怀孕可能源于交配行为刺激排卵。