為什麼是有性生殖而不是無性繁殖成為了進化的主流？

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對於基因的傳承來說難道不是無性繁殖的結果更有利於保證個體基因百分百傳承下去嗎？如果優秀的個體，像愛因斯坦，能夠像蚜蟲一樣「芽出」自己，那這樣穩定複製的優秀物種不是更有競爭優勢嗎？
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用了＂進化＂這個詞只是從俗，樂意的話大家也可以看成＂演化＂，在此就是指：自然選擇下的複製實體的差別性生存。（參考《自私的基因》對「進化」的定義）其結果就是導致基因庫中某一基因的頻率產生了變化。

＂主流＂的意思也不是說所有生物控制繁殖模式的基因都朝這個方向去發展變異，而是說，在基因庫里（主要是多細胞生物的基因庫），控制有性生殖的基因能夠擴散開來，佔有了極高的頻率。而我的問題則正是想得到出現這種現象的原因。

謝邀！

首先明確一點，進化都是源於基因的突變，這對有性生殖和無性生殖都是一樣的。所以，@王銀鋒的答案似乎有點問題。

有性繁殖是多細胞生物的必然選擇，因為它們不具備單細胞生物的兩大優點：快速傳代導致的高突變速率，以及超大的種群規模。所以，多細胞生物只能通過有性繁殖來得到基因更具多樣性的後代種群。

下面來做個思想實驗，模擬一下。

首先，我們假設某個個體出現了某種突變。暫時來講，這是一種無益也無害的突變（很多突變最初就是這樣的），看不出用處。於是，這種突變會按比例存在於種群的基因庫中。以上假設對於無性繁殖和有性繁殖都是一樣的。

接下來，環境發生了改變。這個突變成為了一個有益突變。於是，所有攜帶這個突變的個體在種群中佔據了優勢。到此為止，無性繁殖和有性繁殖的結果仍是一樣的。

兩者此時的區別在於：無性繁殖下帶有該突變的個體都來自於一個母體，它們的基因組幾乎是一樣的（除後來又發生的少數突變之外）；而有性繁殖下，該有利突變是通過交配擴散的，帶有該突變的個體在其它基因上有著很大區別，因為兩性交配總是能補充外來者的基因。

假設環境改變的程度加大，所有不帶該有利突變的個體無法存活（所謂的「劣汰」），那麼活下來的種群就將面臨不同的命運。無性繁殖的種群因為基因組高度一致，可能在另一次環境改變中被滅絕；而有性繁殖的種群因為基因組保持了多樣性，可以在新的環境改變中產生應變者，從而存活下來。

~~~~~~~延伸討論~~~~~~~~~

如果按上面的來說，似乎無性繁殖的特種早該滅絕了，為什麼現在還有那麼多種細菌存活在地球上呢？

其實，進化所面臨的環境改變問題有一個限度，那就是環境改變是緩慢的，不會一朝一夕就發生。（除非是人類造成的環境巨變，才會讓進化跟不上腳步。）所以，要解決環境的問題，只要比它更快就行了。

以細菌為例，20分鐘就是新的一代。即便突變比率與哺乳動物相當，實際的突變速率也要比哺乳動物高出N個數量級。這樣一來，同一個母體的後代經過不太長的時間就已經是幾十代上百代了，早就具有足夠的基因多樣性了。

再有一點就是將種群數量擴充至極大的規模。因為環境的改變只能是局部的，不會是全球的。只要種群遍及全球，就不會面臨滅頂之災。

~~~~~~~更延伸討論~~~~~~~~~

現在看來，似乎無性繁殖就足以應付了，為什麼還要有性繁殖呢？答案是因為生物進化到了多細胞階段。

多細胞生物的發育需要時間，必然致使整體的突變速率下降，從分鐘嚴重下降到月、年、甚至數十年。再者，多細胞生物的體型越大，佔據的生存資源就越多，種群數量受有限的生存資源限制，必然就越小。

由於上述兩個原因，多細胞生物無法像單細胞的細菌那樣應對環境改變，只有通過有性繁殖，大量地交換基因，打亂基因庫，提高多樣性，才能有活路。

說到底，有性繁殖是多細胞的必然結果。

至於為什麼進化要產生多細胞生物，這就是另一個問題了。

在《進化心理學》第二版，D.M 巴斯，給了一個很有意思的觀點。

無性繁殖和有性繁殖
因為人類的繁殖方式是有性繁殖，所以我們也許很難意識到，這僅僅是自然界物種繁殖方式的一種。實際上，許多物種採用無性繁殖，例如某些微生物、等足目和輪蟲綱物種，它們都只有一種性別。它們的後代就是自身的複製，除了極少數的變異外一般與自身完全相同。無性繁殖有許多優點（Williarns,1975）。首先，無性繁殖的物種可似完全免去尋找和選擇配偶的難題。其次，所有基因都可以毫無損失地保留下來。無性繁殖的這些優點恰好是有性繁殖的缺陷。有性繁殖的物種面臨著擇偶和求偶的難題，這些需要耗費大量時間和資源。而且，有性繁殖的物種只有一半的基因遺傳給後代，較之無性繁殖的物種損失了50%。
既然有性繁殖要花費這麼大的代價，為什麼還會被進化而來呢？這是進化生物學最大的謎團之一，目前已有多種理論對此作出了解釋。簡單說來，要解開這個謎團，我們就必須回答，有性繁殖有哪些足以抵消其損失的繁殖收益。眾所周知，有性繁殖最重要的就是產生了基因多樣化的後代。較之於無性繁殖的後代與父母完全相同（除了突變），有性繁殖的後代與父母的基因有所不同，後代之間亦是如此。平均而言，同胞之間也只存在50%的基因關聯。
大多數有關性的起源的理論都是圍繞基因多樣化的後代所帶來的潛在優勢而展開的。一種理論解釋說，基因多樣性的後代可以增加其同時擁有的生態位數量。這裡理解的關鍵在於，基因相同的個體往往對食物、居所等有相同的需求，而基因多樣化的個體則有不同的生存需求，因而有更廣闊的生存環境（Trivers,1985,Williamms,1975）。這也意味著，基因多樣化的同胞之間很少為了生存而彼此直接竟爭。
佔主導地位的性起源理論——寄生蟲理論——並不如上述理論那樣通俗易懂（Hamilton,1980; Tooby,1982）。大多數人都認為是性行為導致了寄生蟲的存在，因為寄生蟲繁殖乾性傳播的疾病。恰好與此相反，該理論認為寄生蟲是性產生的原因！寄生蟲的存在給壽命較長的生物提出了一個大的適應性難題。在這些生物短短的一生中，寄生蟲能繁殖成百上干甚至百萬代後代，只要有相同的生存環境，它們就能從一個寄主（host）傳播到其他寄主身上去。因為無性繁殖的物種群內成員都十分相像，所以寄生物能夠輕易地傳播，得以旺盛地繁殖。然而，這對寄主來說並無益處。因為進化到一定階段，寄生物就有可能突破寄主的防護機制，威脅到寄主的生存。

寄生蟲理論解釋說，這就是有性繁殖的來源。有性繁殖能產生基因多樣化的後代，這對寄生蟲來說是相對於原寄主完全不同的生存環境。因此，寄生蟲的生長就得以抑制。它們必須適應一個新的環境，而寄主的下一代又產生基因變化，寄生蟲的適應過程就又得重新開始。
在這場持久的進化之戰中，寄生蟲和寄主間展開了一場軍備竟爭―適應與反適應的相互作用過程（Dawkins,1982）。也許有性繁殖是寄主一個極關鍵的適應器，能夠幫助寄主及其後代對抗寄生物。單從這一點，有性繁殖那些代價都顯得微不足道了。
每一個新的適應器都會帶來新的挑戰。有性繁殖帶來的最大的挑戰就是尋找配偶。

首先，進化的主流到底是什麼，這個很難講。確實，最新進的物種，比如鳥類哺乳類等已經完全拋棄了無性生殖，而最古老的細菌依然使用著無性生殖。不過，要因此說無性生殖比有性生殖更「高級」，或許還稍顯不足。畢竟古老的細菌依然存在，人家不必怎麼進化就越過了幾百萬年的歲月，豈不是更「高級」。

不過，從另一個方面來講，更複雜的動物，都在使用有性生殖。所以，說"有性生殖可以承載更複雜的進化"，是完全沒問題的。

在進行有性生殖到時候，父母雙方的染色體會進行混合，子代的染色體有一半來自於父親，一半來自於母親（性染色體除外），不僅如此，染色體還可以交換。就是一個染色體把自己切下來一塊，和另一個染色體同一位置的DNA互換。這兩種手段，尤其是後一種，大大促進了多樣性。龍生九子，子子不同，說的就是這樣一個事實。

和突變不同的是，這種染色體混合以及染色體等位交換的技術更加「靠譜」，即變異的成功率大大提高。僅僅依靠DNA突變，突變的結果大部分都是死亡。而有性生殖都有兩份染色體，一個有利的顯性基因可以掩蓋與之等位的不利到隱性基因，這樣，親代在改變後代的基因時，就會更「保險」一些。這種現象還造成另一種後果，就是有性生殖可以暫時保存不利基因，維持了基因的多樣性。這樣，在當顯性基因不再適應環境時，與之等位的隱性基因可以迅速上位。

有一個著名的觀察實驗，講在一個地方的蛾子大部分都是白色的，只有少數是褐色的，因為他們棲息的樹榦的顏色也是白色的。白色是他們的保護色。後來工廠搬到這個地區，濃煙很快把樹榦熏成了褐色。再過幾年發現這裡的蛾子大部分都是褐色的了。控制蛾子體色的基因很可能是一對等位基因。而這種顏色的快速切換（只花了十幾代甚至幾代）只有有性生殖才能做到，無性生殖是做不到的。

有一些低等動物，比如扁蟲，既可以無性的出芽生殖，又可以有性生殖。如果水質良好，食物充足，他們就出芽生殖；如果年景不好，他們就紛紛尋找蟲生的另一半，有性生殖。它們的選擇耐人尋味。適應環境的時候，就盡量保持基因的不變，而一旦環境發生劇烈變動，就用變異比較快速的方式求得後代對環境的適應。

即使是非常低等的生物，比如單細胞的纖毛蟲，也會「有性生殖」，它們會尋找另一個細胞，暫時融合，交換體內的遺傳物質。

這樣看來，低等的動物也不低等，人家的求生手段也多的是。一般年景選擇無性生殖，反正我的基因也適應了環境。等到了需要的時候，也可以有性生殖。這種在有性和無性生殖之間隨意切換的能力可比人類「高級」多了。不過，這種生存策略可以說成是不思進取，因為他們只和大自然斗。只能進行有性生殖的動物們就可憐多了，他們不僅僅與天斗，還要時時刻刻與自己的同族進行生存競爭。畢竟大家都在進化，你要是停滯不前，就要被淘汰。

要不怎麼說有性生殖可以承載更複雜的進化呢？有性生殖的天性就是求變。不管這變有用沒用，先存起來再說。事實證明，這種策略是極其有用的，我們這些能思考的人類就是明證。

Update:

經 @楊東潤提醒，現將答案總結如下：

經有性生殖基因控制的生物，它們的基因庫將會更豐富。在環境發生改變時，基因庫中基因頻率可以快速（經過的代數更少）發生改變，迅速適應新環境。因此有性生殖基因有更大的概率保存下來，最終導致了這一基因在基因庫中的擴散。

其他回答中提到了有性生殖可以支持個體之間交換遺傳物質，提高物種內個體的多樣性，從而增加物種在環境變化時的生存率。

其實，究其根源，有性生殖來源於配子（生殖細胞）的分化。配子分化了，生產不同配子的生物個體也就自然分成了不同的性別。

詳情請參閱為什麼哺乳類動物的性別一般都是兩種，為什麼不能出現多種呢？

首先題主不要被人忽悠了。進化就是進化，英語的evolutionary biology 翻譯過來就是進化生物學。當然有人喜歡說演化也無傷大雅，名稱上的爭議不是本質上的討論，沒多大意義。

有性繁殖最主要的優勢還是對環境的抵抗性，也就可以理解為基因的多樣性。手頭上沒有資料沒辦法給出ref，但是2011年對C.elegant的研究表明，在無病毒侵略的環境的時候， C.elegant的有性繁殖率大概只有20%，但是在有病毒侵略的環境下，這一比例可以增加到80%。也就是至少在C.elegant的情況下，有性繁殖可以是病毒侵略的一種抵抗戰略。

另外無性繁殖的好處是成本低，風險低。像HIV病毒之所以難以根治就在於他的世代交替速度十分迅速，有足夠的時間產生大量的變異體。但是高等動物的世代交替速度通常比較緩慢，一旦出現大型瘟疫，通過自我變異-複製的時間很可能沒時間產生足以對抗的個體。

當然，上述答案只是選取了其中一個角度去描述。有性生殖成為進化主流的原因還有很多。有興趣的話可以去翻閱進化生物學的相關課本。

能夠引發熱烈討論的問題都是好問題，以下僅僅針對題目簡要說一下自己的淺薄認識，只求扣題。建議樓主不要對問題再做任何修改了，免得答案與題目對不上。

1，為什麼是有性生殖而不是無性繁殖成為了進化的主流？（建議不要用「進化」這個帶有嚴重傾向性的辭彙，用「演化」替代。生物一直在演化，無論動物植物，低等高等······），演化是以自然選擇為基礎的（人工選擇也是一種自然選擇），無性生殖的生物個體數量估計應該可以佔大多數。細菌，真菌，病毒，一般的低等動物植物數數有多少種，種類數量不知道，不予評價。

2，對於基因的傳承來說難道不是無性繁殖的結果更有利於保證個體基因百分百傳承下去嗎？無性繁殖不能保證個體基因百分百傳承下去，不論是真核生物還是原核生物的突變，也不論是什麼類型的突變，都具有普遍性、隨機性、不定向性、獨立性、低頻性和可逆性等共同的特性。至於突變有益無益得結合內稟增長率和環境適應性及環境負載量等具體情況說。比如耐葯菌株的產生對於種群而言就是有益的，比如鐮刀型細胞貧血症癌症，這個就不能說是有益了。

3，無性生殖分為：分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖、營養生殖這四種。蚜蟲不能「芽出」自己，那是孤雌生殖「芽出」新個體，孤雌生殖還是屬於有性生殖。孤雌生殖一是區別於無性生殖，是由生殖細胞而非體細胞完成的繁殖現象。二是產生的個體多數為單倍體，或者是進行重組之後的2倍體，而無性生殖產生的和母體遺傳物質基本完全相同的個體。所以通常把孤雌生殖歸類於有性生殖而非無性生殖。愛因斯坦的高智商高學識不是本能，不可複製，那是社會的產物，是後天習得的。

4，穩定複製的優秀物種不是更有競爭優勢嗎？不是，環境是變化的，不適應就要麼死亡要麼迎合環境作出改變。生物體在（或分別在）化學、生理、行為等綜合水平方面的適應機制必須迎合環境。

結語：

1，有性生殖中基因組合的廣泛變異能增加子代適應自然選擇的能力。有性生殖產生的後代中隨機組合的基因對物種可能有利，也可能不利，但至少會增加少數個體在難以預料和不斷變化的環境中存活的機會，從而對物種有利。有性生殖還能夠促進有利突變在種群中的傳播。如果一個物種有兩個個體在不同的位點上發生了有利突變，在無性生殖的種群內，這兩個突變體必將競爭，直到一個消滅為止，無法同時保留這兩個有利的突變。但在有性生殖的種群內，通過交配與重組，可以使這兩個有利的突變同時進入同一個體的基因組中，並且同時在種群中傳播。

2，有性生殖的物種其生活周期中都有二倍體的階段。二倍體的物種每一基因都有兩份，有一份在機能上處於備用狀態。如果這個備用的基因發生突變，成為有新的功能的基因，但此時新功能還是潛在的。通過自發的重複和有性生殖中的遺傳重組，這個新基因可與原有基因先後排列，這樣便產生一個新的基因。二倍體物種可以用這樣的方法使其基因組不斷豐富。

3，在大類群之間作比較，可以把無性生殖的生物看成為r對策者（出生率高，壽命短，個體小，一般缺乏保護後代的機制，競爭力弱，但一般具有很強的擴散能力），而有性生殖的動物是K-對策者（發育慢、高競爭力、生殖開始遲，體型大、數量穩定，壽命長，有保護後代的機制，擴散能力弱）。一個後代多，一個突變快。各有各的生存策略，物競天擇適者生存，合適的才是最好的，活下來的才是牛逼的，因為不是討論個體，所以談不上哪種策略更富有競爭力。

4，有性生殖加速了進化的進程。在地球上生物進化的30餘億年中，前20餘億年生命停留在無性生殖階段，進化緩慢，後10億年左右進化速度明顯加快。除了地球環境的變化（例如含氧大氣的出現等）外，有性生殖的發生與發展也是一個主要的原因。