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为什么感觉不少雄性动物都是排泄和生殖共用一个器官,有没有更优的进化方案?

电脑版   2020-11-26 07:13  

为什么感觉不少雄性动物都是排泄和生殖共用一个器官,有没有更优的进化方案?:确实是这样的,几乎所有雄性高等动物都存在尿道和生殖腺开口共用的情况,只有鲨鱼

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确实是这样的,几乎所有雄性高等动物都存在尿道和生殖腺开口共用的情况,只有鲨鱼和几种蜥蜴是例外(鲨鱼没泌尿系统,人家用皮肤尿尿)。不过,这已经是自然选择机制通过几亿年筛选得到的最优方案了。

“人体公司”的演化方式

我们的身体就是一个公司,八大系统就是八个部门,大脑是经理,但决定公司演化走向的不是他,而是董事长——自然选择先生。这位“自然选择先生”是一个标准抠货,人称“自扒皮”。他的理念只有一条:用最少的部门最少的人手完成尽可能多的工作。
图:人体八大系统

自打单细胞生物演化成鱼类以来,“自然选择先生”就再也没有主动添加一个部门,他不允许加法式的演化。鱼登上陆地需要呼吸空气?行!“消化系统吗?让食道加一个囊。循环系统吗?拿毛细血管把这囊包上,就在这儿进行气体交换”!“啥?需要牙齿,申请成立食物预处理部门???不行!秘书,把鱼鳞的DNA段落改一下送口腔去”!“要咀嚼食物需要下颌?来秘书,腮弓不是用不着了吗,把第三对改一下弄成下巴”!“生殖系统想要一个单独出口?你咋不上天呢?滚回去继续跟泌尿共用出口,再废话把你弄肛门里去”!

瞧,在缺少相应部门时,他总是让现有员工去培训,增加新技能。能省就省,力求简单高效。如果不是生存环境发生根本性改变,他是不会考虑增加人手的,就更别说增加部门了。

减法式演化的好处

高等生物的演化总是趋向于让身体更简洁更高效。这并不难理解,部件越多,能量消耗越高;组件越复杂,胚胎发育中出现错误的可能性就越高。如果想形成有全新功能的器官,就需要通过突变在DNA分子中增加新碱基,这是一个相当危险的过程,获得有益突变的概率并不高。
图:有益突变
图:有害突变??

在我们的DNA中,核苷酸分子里碱基的排列顺序构成了遗传信息。这些遗传信息可以通过转录过程形成RNA,再通过翻译产生多肽,最终形成蛋白质,构建我们的器官。减法式演化通过抑制某些基因段的表达来实现,也就是用一种叫“dsRNA”的东西参与染色体的修饰,使其中的组蛋白和DNA发生甲基化作用。
图:DNA甲基化示意图

甲基化可以让相应基因段不能被转录,从而导致受阻基因不能表达,让这些器官不能发育完全或者根本不发育。比如马的其它四个脚趾,比如我们的尾巴。

部件的增加很困难,但减少很容易。所以从鱼类开始,动物们实际上并没有增加什么新组件,我们身上的器官几乎全是鱼类已有器官的特化、分化和增强版。泌尿生殖两系统共用一个出口也没什么不好,冒着突变失败的风险再长出个专用于尿尿的开口来?不嫌裤衩勒得慌?

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确切地说,共用的只是尿道而已,它既能排尿也能排精,但雄性动物的泌尿和生殖两套系统的主体结构(肾脏、睾丸)还是分开的。其实雌性动物身上也有这种器官共用现象,比如鸟类的泄殖腔,既能下蛋又能排大便,这就是为什么你有时会在买来的新鲜鸡蛋外壳上发现鸡屎……

这类现象在生物学上很常见,被概括为“简并原则”,即相近、相似的功能都尽可能地集中到一个组织或器官中完成,以节约资源。排泄和生殖在功能上都是把体内产生的“异物”排出体外,很类似,于是便在同一个管道中进行了。

让动物们维护一个管道,肯定比同时维护两个管道要省事,除非那两个管道功能差异太大,实在合并不到一起。生物体在进化中总是尽可能地坚持“简并原则”,这样才能以有限的身体结构发挥最大功用,提高机体利用率和性价比——这可是一项极为重要的生存优势。所以,从进化学的角度来看,雄性动物最好还是继续让排泄和生殖共用同一个器官(尿道),因为没有更优的进化方案。

另外,“简并原则”在生物进化过程中是和另一个“冗余原则”紧密结合在一起的,动物身体结构高度简并的同时,总是保留着很大的功能冗余度作为战略缓冲,比如肺泡,肾小球,肠绒毛等,在数量上都是严重过剩的,其意义是伤害预防,类似于国家的战略物资储备,当身体遇到伤害局部功能受损时,能及时找到替补。如果说简并是让资源利用更高效,那么冗余则是让机体的抗风险能力大大增强。因为有了简并,所以生物体才有足够的剩余资源去实现冗余,增加生存保障;因为要预留冗余以防不测,所以生理结构功能必须简并。简并+冗余,两者相辅相成,共同为物种的生存保驾护航。

把这个冗余原则也考虑进去的话,雄性动物现有的设计方案(排泄和生殖简并于尿道,以此为前提预留肾小球冗余和精原细胞冗余)就更没必要改了,因为它是大自然在生命体设计制造过程中的核心原则的一种体现,改了,也就背离生命进化的基本方向了。

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人体有八大系统,而泌尿系统经常和生殖系统并称为泌尿生殖系统,我们应该知道,在女性,泌尿道和生殖道虽然距离很近,但是确实是分开的2个器官(尿道和阴道),它们能各司其职,而在男性,尿道同时发挥着排尿和射精的作用。



为什么感觉不少雄性动物都是排泄和生殖共用一个器官,有没有更优的进化方案?

确实,与人类相似,很多雄性动物都是排泄和生殖共用一个器官。我是泌尿科医生,还是对人体比较熟悉,就拿人类来分析。首先从遗传和进化角度看,这已经是一种优选的方案了,能一起共用的就一起共用体现了简并和高效的原则,因为多一个器官就可能耗费更多的能量,也会出现相应的疾病。而且,在一起共用完全能达到想要的目的。

比如男性在排尿和射精虽然有共用的器官(阴茎,尿道和前列腺),但这两种行为并不会同时发生,也就是说排尿时不会射精,射精时也不会排尿。射精管位于尿道前列腺部,前有尿道膜部的尿道外括约肌,后有膀胱颈的尿道内括约肌,在性活动时两扇门都是关闭的,射精时前门打开即可,后门仍然紧闭,也就不会排尿。身体的结构是如此精巧,我们不得不赞叹它的神奇。至于有没有更优的方案,我想不太到,进化的过程是缓慢的,这种结构应该会继续保持下去吧。

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更优的方案是男性也把两个器官分开,生殖器官不变,泌尿器官改为跟女性一致。

这样可以和女性接近,上厕所方式一致了,缺点,容易厕所排长队,进而憋不住只好尿裤子。

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日本人在这方面己经展开了全面的探索,相信不久的将来他们一定会开发出新的器官,完成你的梦想。

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女娲如果当时泥料多,男女器官一定都捏成一米五长的~~~方便,实用,好用,还多功能??????

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更进化的方案肯定有的,各种生物一直都在进化着。

目前为止,大部分雄性动物的生殖和排泄都共用一个器官,这是几十万年来逐渐形成的。以后的进化结果如何,同样得经过漫长的时间,我们这一代人或以后几代人都不可能见到这种新的更进化的雄性奇观。

我乐观认为,进化初步设想是雄性享有两套工具。即每个雄性将同时拥有两条长把,一条负责排尿,另一条负责生殖。两套工具独立使用,一套与膀胱、前列腺、尿道相通,另一套与精囊、射精管相连,各自功能将进一步提升,如持续时间更长等。

目前为止,地球上同时拥有雄性和雌性器官的动物,如福寿螺一类,它们可以同时与另一个或两个以上同类性交;地球上也有可以随环境变化而改变性别的动物如黄鳝一类,它们可以根据现实环境如水温、PH值的改变、光照时间等因素影响下可变性。上述情况俗谓“雌雄同体”。

同时拥有两套家伙式的雄性,目前为止没有。什么时候有,目前很难说。

到那时,天下每个男人将同时拥有两条大鞭,是进化史上的奇观!但是在两条大腿中该如何安放,工具使用时如何协调操作等,目前还是个未知数,等慢慢进化吧。

本方案纯属于科幻想象,属个人大胆想法,针对有人提出这问题而设想。


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因为你的生殖系统不是天天使用,所以从部门优化方面考虑,排泄和生殖部门合用一个系统比较省空间。想想看,如果你的生殖系统和排泄系统分成两个部门是否看起来很有笑感!

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看见这个提问好有意思,这个现象不是个例,几乎全部这样,你问为什么?这里面存在的哲理挺深的。你像这豪华的公路输送的也不一定都是精品,还有好多垃圾车也整天在上面跑,再深层的也有许多。

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这叫功能集成,越小的投入,越大的功能。下面长两条打结了怎么办?

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