对于这个问题,生物学家至今还没有完全搞清楚。
可能的过程是这样的。
首先,是二倍体生物的产生。二倍体,就是在一个生物细胞中,有两套基本相同的遗传基因,或者说,体细胞中有两套基本相同的染色体组。目前绝大多数物种都是二倍体生物,包括人类。关于二倍体生物的起源,可能是某一个单细胞生物在细胞核复制,并准备分裂为两个细胞时,只复制了细胞核,却因某种原因,“忘记”让细胞一分为二,变成了含有两个细胞核的细胞。此后,这个细胞再次复制细胞核,然后按照细胞分裂的程序,把四个细胞核两两分配在两个子细胞中,就成为了二倍体生物。
由于二倍体细胞在生长、繁殖,及生长能力和遗传稳定性等方面都比单核细胞具有优势,使二倍体细胞逐渐成为生长优势细胞和优势生物,成为生物界的主导。在生物进化为多细胞生物时,也就都是二倍体了。
最原始的二倍体生物的代表有贾第虫,一个细胞中有两个完全相同的单倍体细胞核。
但在二倍体生物中,其生殖细胞却因为某种尚不清楚的原因,仍然保留了单倍体,即细胞中只保留了一套染色体组。但由于生物生长发育机制的改变,要发育为一个完整的生物个体,体细胞中的染色体组必须是二倍的。于是,单个的生殖细胞(配子),就必须与另外一个生殖细胞(配子)结合,成为一个合子,才能正常发育为一个新的生物个体。这就要求物种产生的单倍体生殖细胞必须与另一个单倍体生殖细胞结合。
最初的这种单倍体生殖细胞的大小的结构可能是完全相同的,只是两个细胞之间的融合,使一个细胞具备两套染色体组。但一个细胞中有两个细胞核毕竟是不“方便”的,复制与控制都不方便,于是,接下来,两个单独的细胞核也发生了融合,使一个细胞中只有一个细胞核,两套染色体组都在同一个细胞核中。
再接下来,生物“发现”这种繁殖方式还可以改变。产生两个相同的单倍体配子会消耗过多的资源和能源,完全没有必要,还可以更“节约”。于是,一个生物个体在产生配子时,就同时产生出两种配子。一种配子除包含了一套完整的染色体组外,还包含了个体发育所需的营养物质,因而体积较大,移动能力差,或干脆不能移动。另一种配子只包含一套完整的染色体组,没有生物生长发育所需的营养物质,但具备移动能力,可以在某些化学信号的帮助下,主动寻找另一种配子,并与之结合,形成具有生长发育能力的合子。
这就是两性的起源了。
当然,目前某些以孢子繁殖的物种,单个孢子也可以正常发育,可以看做是性别产生的中间形态。如某些海藻,就具有无性生殖与有性生殖两种生殖方式。如我们常吃的紫菜、海带,其生活史具有孢子体及配子体不同生长形态,其孢子体行无性生殖产生单倍体孢子,单倍体孢子也可以发育为单倍体植株,然后再产生孢子,这时的孢子必须两两结合,成为配子体孢子,发育为配子体植株。配子体植株则产生雌、雄配子,行有性生殖,这种不同生活形态交替进行的生活史称为“世代交替”。但从两种植株看,单倍体植株的生长情况(成熟体的大小)明显不如配子体。