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巧合还是必然?大多数雄性动物为什么交配和排泄共用一个器官?

在自然界中,可以说是无奇不有,不同生物之间的差别可谓是十分巨大。可是在这些巨大的差异当中,也存在着一些相似之处。其中最典型的就是,绝大多数的雄性动物排泄和生殖(或者说交配)是共用同一个器官和通道,这个通道的出口也被称为:泄殖腔。比如:鸟类、爬行类、两栖类、软骨鱼、蛔虫等等。从动物学解剖学来看,泄殖腔是动物肠道、尿道和生殖道的出口,相当于排尿、排便和生殖是同一个通道。

不过,与绝大多数的动物相比,人类是一个典型的例外,人类的肠道有个单独的出口,而男性的尿道和生殖道是共用一个通道的,被称为:尿生殖道,也就是采取了双通道的生存策略。女性的尿道和生殖道则是分离和独立的,也就是采用三通道的生存策略。那么问题来了,为什么人类和许多动物都不同,采用了这样的生存策略呢?难道人类有什么特殊之处?

要搞清楚这个问题,我们就得搞清楚地球上生物多样性的本质原因。按照现在主流生物学理论,地球上第一个生命大概是起源于40亿年,有可能是诞生于海底热泉口附近,采用RNA为遗传物质。早期的生物结构极其简单,而且个头非常小。那么,为何接下来的40亿年内,地球上的生物就如此繁多呢?其实靠的就是:演化

19世纪中期,达尔文提出了著名的进化论,这个理论历经了160多年,自身也在不断进化,现在称为现代生物进化理论,这理论已经成为了主流的生物学理论。这个理论告诉我们,生物是演化而来的。

演化的原始材料是突变,突变主要包括了基因突变、染色体变异、基因重组这三种类型。上一代在繁衍下一代时会产生些许突变,当突变积累到一定程度,就会体现在性状上,说白了就是有可能产生和之前不一样的身体结构、功能、行为方式等等。

不过,并不是所有的突变都会被最后留下来,某种程度上说,突变其实是被“剩下来”的。由于地球环境会动态变化,只有那些能适应环境的突变最终会被自然筛选下来,这也被称为:自然选择。也就是说,演化的核心动力其实就是:自然选择

从生命诞生开始,一直到距今5.42亿年前,地球上的生命相对来说都比较简单。从距今5.42亿年前~5.3亿年前,地球上发生了一件大事:寒武纪生命大爆发。地质学家和考古学家们在寒武纪地层当中发现了众多的无脊椎动物化石。

通过科学家们多年的研究就发现,寒武纪时期出现了绝大多数的动物“门”。寒武纪之后,大多数的动物都采用了“泄殖腔”这样的“单通道”生理结构,也就是肠道的出口、生殖的出口共用一个。比如:当然,这也包括了现代人类的祖先们脊索动物门的动物。那有没有证据呢?

一般来说,胚胎的发育过程可以在一定程度上体现出生物演化的路径。人类胚胎发育过程中,早期的人类胚胎就有“泄殖腔”这样的结构。随着胚胎的发育,“泄殖腔”逐渐分化成了“双通道”的结构,生殖、泌尿和排便分开成为了两个开口,这也证明了“双开口”的结构是“泄殖腔单开口”结构演化而来的。所以,“泄殖腔”的结构要更为古老

那么问题来了,为什么人类的祖先要选择这样的生理结构呢?

这样的演化只能说是:巧合。正如上文说到的,演化的原材料是:突变,而突变是没有方向性,随机的。但同时这也是必然的。为什么这么说呢?

这是因为恰好是这样的生理结构,使得拥有这种性状的生物在漫长的自然选择中,被“剩”了下来。也就是说,它是有利于某些阶段的环境变化的。

不过,任何的突变都有利有弊。仅仅就这个结构而言,它就曾经让合弓纲动物吃尽苦头。话说二叠纪到三叠纪时期,大概是距今2.9亿年前~2亿年前,地球所有的大陆是聚合在一起的。这使得大陆绝大多数的地方都非常干燥,呈现出沙漠化的特征。

这时候的环境是有利于能够充分利用水分的动物。恐龙采用的就是“泄殖腔”的结构,它们不分排尿或者排便,是一体的,排出来的排泄物当中,几乎没有什么水分,就像现在的鸟类一样,这样可以帮助它们充分的利用自己摄入的水。这项技能使得恐龙逐渐崛起,与之相对的是,合弓纲动物由于排尿时会排出大量水分,在自然选择中落到了下风。

不仅如此,对于动物而言,皮肤表面多一个开口,就会多增加感染病原体的风险。所以,采用“双开口”的模式的缺点也是十分明显的。

所以,很多人会奇怪,这样看,这样的性状并不利于哺乳动物生存,为何没有在漫长的演化中被淘汰?

这其实需要我们通盘考虑。哺乳动物虽然在生殖排泄的结构上有别于其他的动物的,但是哺乳动物也有自身的超强天赋,在其他方面几乎是技能点点满。比如:牙齿的结构,有助于消化食物,吸收能量;

再比如,恒温的特点,可以有助于对抗环境温度的变化。也就是说,并不是说要在所有的方面都比其他物种优秀,才能崛起。

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