后期，才陆续出现以基因交换为特征的“有性繁殖”。众所周知，酵母菌是与人类日常生活息息相关的一种微生物。因此，有人推测有性繁殖可能是因环境变化，生物为适应不同恶劣环境而进化的繁殖方式。事实上，有性繁殖未必需要性器官的直接接触。动物也有类似的情况，珊瑚虫就是以海水作为媒介进行有性繁殖。但是，由于具有了有性繁殖的能力，珊瑚依然得以生存和繁衍。头部的感觉器官负责掠食或指挥行动，尾部负责排泄废物或配合行动。
生命的多样性
地球生物最初主要依赖细胞的自我复制繁殖，也就是我们通常所说的“无性繁殖”。后期，才陆续出现以基因交换为特征的“有性繁殖”。
究竟从什么时间以及为什么会出现有性繁殖，至今仍然还是一个谜。
不过，经科学研究发现，早在5亿多年前的寒武纪时期，生活在海底的三叶虫已经开始有性繁殖。
图1 三叶虫化石
至今，仍有很多生物既保留了无性繁殖的传统，又进化出有性繁殖的功能。譬如，酵母菌就是一种既可有性繁殖又可无性繁殖的单细胞生物。
众所周知，酵母菌是与人类日常生活息息相关的一种微生物。由于在有氧和无氧的环境下都能生存，通常被人们用作酿酒、蒸馒头、制作面包的发酵剂。
科学家曾对酵母菌做过研究，作为一种单细胞真菌生物，酵母菌既可无性繁殖也可有性繁殖。
在营养物质比较丰富的环境下，酵母菌通常会采取无性繁殖，通过芽殖、裂殖或无性孢子繁殖等方式繁殖后代。
在营养物质匮乏的环境中，酵母菌通常会选择有性繁殖，通过两个具有性差异的细胞相互结合，从而繁殖出新的酵母菌细胞。
图2 酵母菌丝示意图
在生存环境恶劣的条件下，有性繁殖的酵母菌通常比无性繁殖的酵母菌耐受力更强，生长得更快。
因此，有人推测有性繁殖可能是因环境变化，生物为适应不同恶劣环境而进化的繁殖方式。或者说，有性繁殖是生物进化过程为适应生存环境加快基因变异的一种自然选择。
事实上，有性繁殖未必需要性器官的直接接触。在适宜的条件下，性别不同的动物通过分别释放精子和卵子，在体外自然状态下精子与卵子结合，从而达到交换基因物质的目的。近现代生命科学开展的体外授精技术，就是基于这个原理。
自然界很多生物的基因物质交换都是通过一定的媒介。譬如很多植物的花粉受精都是依赖于蜜蜂、蝴蝶或风的传播，以此达到基因交换的目的。动物也有类似的情况，珊瑚虫就是以海水作为媒介进行有性繁殖。
图3 花粉受精的媒介
在澳大利亚东北海岸，有一片绵延2000多公里的海岸线。这里，即是以景色优美、拥有世界上规模最大珊瑚礁群而闻名遐迩的大堡礁。
毫无疑问，这里最吸引人的景象，就是五颜六色、千姿百态的珊瑚礁。特别是在每年的春天，假若你的运气好或计算的时间精准，在某个宁静的夜晚还可能看到一个壮丽奇观。那就是，珊瑚虫繁殖的精彩表演。
或许是因月球引潮力的影响，在一个特定的时间内，珊瑚虫会同时释放出数以百万计五颜六色的精子和卵子，使海水如同梦幻般呈现出壮丽的景象。
这些精子和卵子结合，便会产生珊瑚幼虫。随着海水的波动，这些珊瑚幼虫有可能漂流到另一片空地，经过漫长的一段时间在那里又建起一个新的珊瑚礁群。
图4 浅海珊瑚礁
由此我们不难发现，尽管珊瑚虫继承了某些远古动物的生活习性，固定在海床上依赖从海水中过滤食物而生存。
但是，由于具有了有性繁殖的能力，珊瑚依然得以生存和繁衍。
同时，珊瑚繁殖时的壮丽奇观也为我们提供了很好的启示，即原始动物有性繁殖或许有很多不同的方式。这些不同的基因交换方式，加快了自然选择的进程，导致了生物进化的多样性。
因而，在寒武纪晚期几百万年的时间内，出现了生物进化的爆发期。
当然，有性繁殖也有其局限性，必须有不同性别的同类帮助才能实现繁殖，也就是说必须具备雌雄遗传代码交换的条件。
无性繁殖则不需要依赖其它个体的帮助，自身通过细胞复制即可进行繁殖。如海绵、海葵以及扁形虫等等等动物，一直沿袭了远古时期的无性繁殖方式。
图5 深海海葵
从这个角度理解，有性繁殖是一个远比无性繁殖复杂的程序，而且遗传基因代码的复制效率只有无性繁殖的一半。
但是，正因这种复杂程序的变化，才导致了基因变异几率的大幅度提升。
在寒武纪晚期几百万年的时间内，各种多细胞动物、多孔动物、软体腔肠动物和环节腔肠动物等陆续出现。
某些软体动物和环节动物为了提升移动的速度和移动过程的安全性，陆续进化出棘皮动物、节肢动物和脊索动物等。
图6 寒武纪时期食肉动物
为了提高觅食和排泄的效率，一些原始动物对身体机能做了分工，逐步进化出头部和尾部。头部的感觉器官负责掠食或指挥行动，尾部负责排泄废物或配合行动。
在激烈的生存竞争中，有一支动物逐步进化出上下颌、鳃和鳞片，成为了鱼类的祖先，也为地球生物从海洋走向陆地奠定了基础。
