生殖 (Reproduction)

生殖 (Reproduction)
蔡茂堂 牧師
生物的生命都有一定的長度，死亡是所有生物都必須共同面對的最終結局。因此，為了讓生物不致於絕種，上帝讓每個生物都有產生下一代生命的能力，這就是生殖(reproduction)。每一個生物的生命特質是保存在去氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)所組成的基因(gene)裡面。因此，生物要產生下一代的生物，就必須進行基因的複製(duplication)，如此才能達到生命繁衍、生生不息。

生物細胞中的DNA，有的是赤裸裸的躺在細包質中，稱為原核生物(prokarya)。他們除了細胞膜以外，細胞裡面並沒有其他由細胞膜所包裹的器官，DNA所組成的染色體是單套(haploid)環狀的染色體。他們可以生存在極熱或極冷的環境，也可以生存在極酸或極鹼的環境。他們進行生殖時，只是將染色體的DNA複製成兩個單套，再將細胞質一分為二，稱為二位分裂法(binary fission)，分裂的過程，並沒有產生拉動染色體的細絲。目前我們所知道的原核生物，包括細菌(bacteria)與古菌(archaea)兩大類。這是地球上面最早出現的生物，古菌類出現於約三十八億年前，細菌出現於約三十五億年前。他們是最簡單的單細胞生物。

我們目前所認識的生物，絕大部份是屬於真核生物(eukarya)。他們在地球上面出現的年代比較短，大約出現於十億年前。剛開始也只是單細胞生物，約在五千五百萬年前，他們開始形成多細胞生物，結果是產生了類似生物大爆炸的現象，在短短的期間，演化出各色各樣的物種。目前分類為五大類：紅藻類、褐藻類、綠色植物、黴菌類、動物類。真核生物與原核生物最大的差別，在於他們在細胞質中，產生了內膜系統(endomembrane system)。他們可以將細胞膜向內凹陷，將體外的食物顆粒包入體內[內吞作用(endocytosis)]，形成液泡(vacuole)，該液泡的膜就是在細胞質內的內膜了。除了液泡之外，真核細胞還含有內膜所包圍形成的功能各不相同的小體，像高式器 (Golgi apparatus)、溶小體(lysosome)、粒線體(mitochondria)、內質網(endoplasmic reticulum)等等。在這些內膜當中，最重要的就是將染色體包成細胞核的核膜(nuclear membrane)。被包入核膜的染色體，也從單套環狀演化為雙套線狀(diploid linear)。真核細胞在生殖時，細胞質內都會產生細絲，用以牽引複製後成對的染色體前往兩端的中心粒(centrioles)。
真核生物的生殖可以再分為無性生殖(asexual reproduction)與有性生殖(sexual reproduction)。無性生殖是由母細胞經由有絲分裂(mitosis)，產生兩個子細胞。兩個子細胞的遺傳基因染色體與母細胞完全相同。這種生殖方法比較簡單、經濟、方便、快速。但是，由於所產生的子細胞在基因的組成上面，缺乏差異性，因此，當環境有巨大變化，或是可以侵入該無性生殖生物之致病生物有所突變，以致於母細胞對其無抵抗力時，整個族群將會因為缺乏應變力或抵抗力而很快的被消滅。大部份的植物都有經由其葉、莖、或根而進行無性生殖的能力。

上述各種原核生物的二位分裂法也是屬於無性生殖的一種。有些黴菌是以發芽(budding)方式進行無性生殖，海星類動物當被切成碎片時，每一個碎片都可以獨自再長成一個完整的海星。這是碎片(fragmentation)生殖法。另外有一種比較特殊的無性生殖法稱為孤雌生殖(parthenogenesis)，母體所產生的卵子，或經過有絲分裂(mitosis)，或經過減數分裂(meiosis)，所產生的雙套或是單套的卵子，沒有經過授精，就自己發育成為一個個體。這種生殖方法可見於水跳蚤(water flea)、蚜蟲(aphid)、蜜蜂(bee)、蠍子(scorpion)、甚至某些鯊魚(shark)。

有性生殖的方法是在遺傳演化上面最進步的生殖方法。這類生物會分為雄性與雌性兩種。他們的生殖細胞會經過減數分裂，從雙套染色體細胞，產生單套染色體細胞，稱為配子(gamete)。雄性配子再經由體外授精或是體內授精的過程，與雌性配子相結合，產生結合子(zygote)或稱為授精卵(fertilized egg)，再由授精卵發育成為成熟的個體。這種有性生殖看來好像增加很多代價與麻煩。但是所產生的後代，卻有各種基因組合而產生對於環境變化的高適應力。感謝上帝的恩典，我們人類的生殖是屬於這種有性生殖。