当我们对生物界有所了解时,就会发现,动物和动物之间的繁殖方式是存在不同的。比如鱼类就是通过体外受精的方式产下鱼卵,然后再将其孵化。而绝大多数哺乳动物都是胎生,并非卵生。世界上也存在特殊的卵生哺乳动物,那就是针鼹和鸭嘴兽,它们都是非常原始的哺乳动物。
Tips:针鼹适应食蚁生活,栖息于多石、多沙和多灌丛的区域,住在岩石缝隙和自掘的洞穴中。黄昏和夜晚出来活动。
不过我们都知道,人类都是胎生的,而且是通过体内受精的方式形成的受精卵。所以我们的语言中才会有十月怀胎的说法,在妊娠过程中,母亲其实是经历了非常巨大的痛苦的。那么为什么我们人类没有选择体外受精这种方式呢?
鱼都是体外受精吗
鱼类大多数都是卵生,但它们的卵生和我们熟知的鸡、鸭、鹅这类动物的卵生不同,鱼卵并不是从体内排出的,而是在体外形成的。当进入繁殖季节的时候,鱼类都会聚集到同一个区域。一般它们会在水底挖出一个浅坑,然后雌鱼和雄鱼分别把卵子和精子排进坑里,让流动的水带动精卵进行结合。
Tips:哺乳动物一般为胎生。动物的受精卵在雌性动物体内的子宫里发育成熟并生产的过程叫胎生。胚胎发育所需要的营养可以从母体获得,直至出生时为止。
最后,它们会把这些鱼卵抚养长大。因为精卵结合是在体外进行的,所以我们把这种方式称为体外受精。除了鱼类之外,水母、海马、海绵等水栖动物以及大多数两栖动物都会采取这种方式进行繁殖。不过,科学家发现,其实在相当远古的时期,也有鱼类是进行体内受精的。
有一种生活在3亿多年前的鱼类,就是采取体内受精的方式进行繁殖的。在脊椎动物中,受精方式分为体外受精和体内受精,而采取体内受精的多为爬行类、鸟类和哺乳类动物。人类也属于哺乳动物,因此常常认为体内受精是比体外受精更为优越的一种受精方式。但科学家们发现,体内受精的起源甚至能够追溯到生活在泥盆纪的原始有颌脊椎动物种群中。
Tips:体外受精InVitroFertilization,是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术,英文简称为IVF。
这种鱼类叫做“盾皮鱼”,它们的身体被一层骨质外表包裹着,看起来就像是盔甲一样,因而得名。在泥盆纪时,这种生物的种群达到了繁盛的程度。其中,胴甲鱼类是盾皮鱼类中模样相当怪异的一类,它们的眼睛和鼻子都长在头顶,看起来像是潜水望远镜一样。而它们的胸鳍长得也不像鱼鳍,反而更像是螃蟹的脚。不过,它们是最原始的有颌脊椎动物,这也就意味着,人类也是从这种动物演化而来的。
这种鱼类在我国曾经也有分布,比如小肢鱼。这种鱼体型不大,一般只有几厘米长,但是却具有重要的研究意义。科学家们研究检测了大量的小肢鱼化石,最后发现部分小肢鱼长着一对侧枝,这对侧枝位于腹部的甲壳末端。通过仔细观察之后,科学家们发现,拥有侧枝的都是雄性小肢鱼,而那些雌性小肢鱼的这个部位拥有的是一对骨板。因此,科学家们推测,这对侧枝应该是雄性小肢鱼外生殖器的骨骼。
Tips:盾皮鱼纲是最早的有颚鱼类,是脊椎动物,在地球存活了近万年,在3.6亿年前灭绝。小肢鱼曾在苏格兰、中国、爱沙尼亚存活过。
根据化石推测出来的身体结构,科学家们对小肢鱼的交配方式进行了猜测。在交配时,雄鱼和雌鱼会并排游动,雄鱼会将外生殖器探入雌鱼的身体下方,雌鱼再用那对骨板将雄鱼的外生殖器夹住,最终在体内完成受精过程。科学家认为,体内受精在最原始的有颌脊椎动物中就存在,只不过到了硬骨鱼时期就变成了体外受精。
而等到演变出陆生脊椎动物之后,体内受精方式又再次出现。尽管从严格意义上来说,如今的陆生脊椎动物和小肢鱼的外生殖器算不上是同源,但是无论如何,许多动物的身体构造都是在盾皮鱼祖先的基础上演化而来的,生殖方式也是如此。
Tips:小肢鱼曾在苏格兰、中国、爱沙尼亚存活过。是脊椎动物,在地球存活了近万年,在3.6亿年前灭绝。
根据进化论的说法,鱼类会选择体外受精这种繁殖方式,那就意味着对它们来说,这是一种更具备优势的繁殖方式,能够帮助它们的种群基因延续下去。体外受精有一个最为直接也最为明显的优势,那就是这些受精卵都能够在体外成长发育,母亲不必将自己的身体作为抚育后代长大的“温室”,极大减轻了母亲在养育后代这方面的负担。
除此之外,体外受精这种方式还能够繁衍数量更多的后代,有的鱼类甚至每次能够排出数亿枚卵子。但是对于哺乳动物来说,能够生育的后代个数都是有限的。
Tips:基因是具有遗传效应的DNA片段,部分病毒如烟草花叶病毒、HIV的遗传物质是RNA。基因支持着生命的基本构造和性能。
大多数情况下,我们人类一胎只能繁育一个后代。即便是猪这一类生育能力比较强的动物,每次也最多只能生下十几个后代。
人类为什么是体内受精
拿人类的妊娠过程为例,我们都知道母亲怀孕是十分辛苦的,在生育的时候还要经历巨大的痛苦,甚至有很多母亲会在这个过程中经历生命危险。既然体内受精具有这么高的风险,生下的后代个数还很少,种群扩散非常慢,那么人类为什么没有选择体外受精呢?
Tips:妊娠是胚胎和胎儿在母体内生长发育的过程。成熟卵子受精是妊娠的开始,胎儿及其附属物自母体排出是妊娠的终止。妊娠是非常复杂而变化极为协调的生理过程。
前面说到了体外受精的优点,万事万物都具有两面性,体外受精同样也存在致命的缺陷。首先,水流虽然可以通过冲刷的方式推动精卵结合,但是并不能确保每一个卵子都能够与精子结合,实际上,很多卵子都被白白浪费掉了。
其次,当后代还处于受精卵期时,其实是非常脆弱的。而外界的环境又相当多变,极其容易出现意外,比如骤降或骤升的环境温度,以及随时可能出现的天敌,都会威胁到后代的安全。因此,那些通过体外受精繁殖的生物后代其实存活率并不高,之前提到的能产数亿枚卵子的鱼类,它们的后代最后能活到性成熟的最多只有几十个。
Tips:受精卵,指的是精卵相会。这个过程就是受精的过程。受精过程约需24小时。当一个获能的精子进入一个次级卵母细胞的透明带时,受精过程即开始。
而体内受精则不需要太担心这些问题。体内受精能够大大提高精卵结合的概率,而且能够为后代提供一个相对安全和稳定的环境,从而提高后代的存活率。而且,在面对外界的危险时,母亲可以直接带着自己的后代进行逃跑甚至搏斗,如果是体外受精,那么母亲在这个过程中需要花费更多精力去照顾自己的后代,甚至有的生物可能根本无法保护自己的后代。
体内受精指的就是精子和卵子在雌性的体内进行结合,之后以受精卵的形式在雌性体内吸收养分和能量逐渐发育形成胚胎,一段时间后再通过雌性的产道离开母体来到这个世界上。如果是哺乳动物,一般都是直接生出幼体,如果是乌龟之类的动物,那么它们生出的依然是卵,还需要进行孵化的过程。
Tips:乌龟属半水半栖、半陆性爬行动物。主要栖息于江河、湖泊、水库、池塘及其他水域。白天多陷居水中。夏日火热时,便成群地寻找荫凉处。
而且,体外受精往往需要水流的辅助来促进精卵结合,人类平时的生活环境并不具备这一条件,再加上这两种受精方式在外界因素的影响下,最终存活的个人数量其实都差不多,所以人类选择了体内受精的方式进行繁殖。
只不过,体内受精会使女性在生育后代这件事上付出更多,因为后代需要在她们体内发育成熟,吸收的营养和能量都来自她们的身体。因此,在自然界中,雄性往往都是被雌性挑选的存在。
Tips:营养指人体为了维持正常的生理、生化、免疫功能及生长发育、代谢、修补等生命活动而摄取和利用食物养料的生物学过程。
很多雄性都会为了让雌性选择自己,从而做出一系列吸引和讨好的举动,比如我们最熟悉的孔雀开屏,以及园丁鸟会把自己的房子装饰得非常复杂,都是出于求偶的目的。
人类可以选择体外受精吗
科技发展到今天,人类其实也是可以进行体外受精的。这里说的体外受精还有一个别称,叫做试管婴儿。这是最广为人知的辅助生殖技术之一,工作原理是结合使用药物和外科手术来帮助精子使卵子受精,并且将受精卵植入女性的子宫。
Tips:试管婴儿是体外受精-胚胎移植技术的俗称,是指采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精,并进行早期胚胎发育,然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。
体外受精具有好几个步骤,完成整个过程需要大约几个月的时间,还不包括此后受精卵在女性身体内发育成熟的时间。对有的人来说,第一次试管可能就能成功,但大多数的人需要进行更多次以上的试管才能成功怀孕。如果有生育问题的一对夫妇想要生育后代,体外受精是能够增加女性怀孕的机会的,但不能保证完全成功,这和每个人身体的差异有关。
在试管婴儿的第一步是采取生育药物几个月来帮助女性卵巢中的卵子成熟,并且做好受精的准备,这个阶段称为促排卵。在这期间,女性可能需要定期接受超声波检查或血液检查,以便测量身体中的激素水平并且记录卵子的状态。
Tips:精子和卵子结合叫受孕或受精。男性每次射出的精液中含有数亿个精子,但极大部分精子在阴道酸性环境中失去活力或死亡,只有极少数精子能够克服重重阻力到达输卵管。
一旦女性的卵巢能够产生足量的成熟卵子,医生就会从女性的身体中取出卵子,这个过程称为取卵。取卵属于外科手术,对于女性的身体而言具有一定的损伤,因此在术前术后都要进行细致的身体调养。
在实验室中,医生会将卵子和精子进行混合,把它们一起储存在一个特殊的容器中,然后等待受精的完成。对于那些活性比较低的精子,可以将它们直接注射到卵子中以促进受精。随着受精卵中的细胞分裂并成为胚胎,实验室的工作人员会持续监测胚胎发育的情况。
Tips:细胞分裂celldivision,是指活细胞增殖及其数量由一个细胞分裂为两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞,分裂后形成的新细胞称子细胞。
在取卵之后几天,医生就会将胚胎移植到女性的子宫内,这称为胚胎移植。如果胚胎成功附着在子宫内膜上,女性就会受孕。一般在进行胚胎移植后,女性都需要进行休息和调养。在胚胎移植后的8-10个星期这段时间,女性可以选择服药或是注射黄体酮激素,这能够增加胚胎在子宫内存活的概率。
体外受精技术的存在给那些想要孩子却又具有生育问题的家庭带来了希望,但是在这个技术的发展之初,仍然受到了不少持保守观念的人的抵制,他们认为这样的技术很有可能会带来人伦道德方面的问题。不过,目前已经有多万名试管婴儿顺利出生,并且生活在这个世界上了。他们和其他自然生育的个体没有什么区别,平等地享有人权和社会福利,更不存在歧视试管婴儿的情况。
Tips:胚胎移植是指将雌性动物体内的的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状况相同的其他雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。
在此基础上,还有科学家研究起了人造卵子、人造精子以及人造子宫。除此之外,比起试管婴儿,“人造人”才是真正挑战人类伦理观的一个概念。相信看过《家有儿女》这部剧的人都记得,其中有一集就是刘星为了逃避做家务和上学,让自己的克隆人代替自己,最终险些被克隆人彻底代替。尽管这只是刘星做的一个梦,但在现实生活中,一旦开创了人造人的先河,那么出现这样的情况也不是没有可能。
因此,即便动物克隆已经取得了相当不错的成果,全世界的各个国家仍然明令禁止不允许在人类身上使用克隆技术。
Tips:克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因的个体或种群。
无论是人类还是鱼类,选择的繁殖方式都是根据自身和环境因素共同决定的,最后选择了一种最适合自己也最适合当下环境的。实际上,人类也是从一种原始鱼类演化而来的,鱼类在曾经的进化过程中也是以体内受精的方式进行繁殖的,只不过后来变成了体外受精。
小结
对于人类来说,繁育后代是一件具有重大意义的事情,这不仅代表着一个新生命的出现,也意味着父母从此拥有了另一个身份,需要负担起另一份责任。而且,在这个过程中,母亲往往承担了更多。所谓“身体发肤,受之父母”,我们在完成自己的理想、实现自己的人生时,也不要忘了给父母带去自己的一份关心和问候。