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为什么不存在“第三红楼之林家长公子种性别”?数学解答性别进化谜题(3)

时间:2017-08-11 12:00 来源:http://www.bmeetg.com/ 作者:舟山新闻网 阅读:

  倘若我们忽略随机因素(正如大部分读者会做的那样),那么只要弄明白标准差在正态分布或者钟形曲线中的作用,这个问题就很简单了。在蜥蜴问题中,每一代的增长率都稍有不同,99.7 %的增长率分布在平均值附近,落在大约三倍于标准差的范围内。因此,对于有性蜥蜴,99.7 %的情况下增长率在 0.65 到 1.55 之间波动(1.1 ± 3 × 0.15)。在剩下 0.3 %的极少数情况中,增长率会分布在距离平均值非常远的位置——当标准差较大时,致命弱点就可能出现:增长率可能会降为 0,意即种族灭亡。如果要计算这一事件发生概率的话,你只需要知道,从平均值到 0 之间隔了多少个标准差。然后再根据正态分布的标准表格或公式计算出增长率为 0 的可能性。

  对于无性蜥蜴来说,平均增长率的值到0的距离至少是 4 倍的标准差:这意味着灭绝的可能性为 0.000031671,平均大概需要 31574 代。(你不妨用 Excel 表来算一算,输入公式 =NORM.DIST(0, 1.2, 0.3, 1) 即可。或者在网上找个正态分布计算器也行。)而对于有性蜥蜴,这个距离至少是 7.33 倍的标准差:灭绝的可能性为 1.11249×10-13, 相当于九万亿代一遇,几乎等同于不可能。根据美国芝加哥大学进化生物学家范瓦伦(Van Valen)于 1973 年提出的红皇后假说,无性蜥蜴的灭亡世代数之所以如此低,是因为它们高度相似以至于缺乏基因多样性。加利福尼亚大学欧文分校的进化生物学家约翰 · C · 艾维斯(John C。 Avise)在对最近一篇脊椎动物无性繁殖论文的评论中提到:“对于任何现存的无性繁殖脊椎动物来说,最完整的地质年代大概是 6 万代。但从进化的角度来看,这只不过‘区区一宿’(but an evening gone)。”——这个富有诗意的词组出自已故的英国著名进化论学者约翰 · 梅纳德 · 史密斯(John Maynard Smith)于1992年发表的一篇《自然》论文。

  在生物学的世界里,关于两性起源和延续这一话题的惊人之处是无穷无尽的。不过仍有读者对《量子杂志》这次的谜题却表示失望,他认为对三性问题的讨论还不够全面。这种意见没错,但是三种及以上的性别仅仅增加了生物学上的复杂性,相比于两性,它们也提供不了更令人震惊的优势。有读者评论说:“很多植物、细菌、藻类和真菌都是无性繁殖的,然而它们都过得好好的。”——没错,但是这类生物体大多数都能找到其他不通过性行为来交换基因物质的方法,或者随着时间的流逝在繁衍的压力下演变成了有性繁殖。基于以上原因,这次谜题的解读只适用于那些无性或者有性繁殖的脊椎动物们。不过无性繁殖还有一个好处是,植物和动物可以凭一己之力,散布并占领新的领地。这就解释了为什么无性植物或者某类只有雌性的动物可以在地球上分布得如此广泛,例如钩盲蛇。这种蛇又叫花盆蛇,它们通过躲在被寄到远方的热带植物花盆里,几乎侵占了所有的大陆。当然,这些无性繁殖的生物还是有很高的风险在“进化中的区区一宿”内全军覆没。

  谜题原文:

  https://www.quantamagazine.org/puzzle-why-are-there-two-sexes-20170707/

  解答原文:

  https://www.quantamagazine.org/puzzle-solution-why-two-sexes-20170728/

(责任编辑:舟山民生在线)

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