生物体的决定性特征之一,就是它们具有繁殖能力。一切事物,不论是生物还是非生物,终将走向衰败,因此繁殖提供了一种可以延续生命的手段。这是我们能够实现的最接近永生的方法。
诸如细菌的简单单细胞生物可以通过在个体中央发生分裂来繁殖:一个“母”细胞会成为两个“子”细胞。这就是无性繁殖。除了随机突变之外,母细胞和子细胞的基因是完全相同的。构成我们身体的细胞也以这种方式繁殖,让我们能修复损伤,并茁壮成长。
多细胞生物包括植物和一些动物,它们也可以进行无性繁殖。在所谓的营养繁殖(vegetative reproduction)中,一种在基因上与“母体”相同的新植物能够从一丁点根、一小段匍匐茎 、一片叶子,或一小段细枝中长出来。而一些无脊椎动物,如海葵、海绵 和许多海生蠕虫 ,都可以通过“出芽”来进行无性繁殖,这一过程指的是母体的一小部分生长,然后分离并形成一个新个体。
在有性生殖中,两个特化的性细胞(来自父亲的精子,和来自母亲的卵子)中的遗传物质会结合,形成一个新的细胞,并继承双亲的遗传特征。这个新细胞会不断分裂,最终发展成一个由全新且独特的基因构成的新个体。
植物虽然可以无性繁殖,但也能做到有性繁殖。在有花植物(flowering plants)中,雄性性细胞存在于花粉内,它会通过风或诸如蜜蜂这样的动物,从一朵花转移到另一朵花上;一旦花粉落在其他花上,雌性性细胞就能受精,并长成能够发展成新个体的种子。基本上这一过程也能出现在动物身上,尽管动物实现受精的手段是多种多样的。以鱼类为例,雌性在水中产卵,然后雄性将精子喷洒在上面。在胎盘哺乳动物中,雄性将阴茎插入雌性的阴道并射出精子,精子会自行找到雌性的卵子,由二者结合产生的胚胎会在母体的子宫内发育,直到出生。
不同的动物采用的育儿方式也不尽相同。多数水生动物,如鱼类会产下大量的卵,但在此之后就不再照料它们的后代。这一选择的结果是,大多数鱼子在能够长大之前就被捕食者吃掉了,尽管仍然可能会剩下一两个幸存者。在育儿谱的另一端,猿类(包括人类)通常一胎只会生下一到两个后代,并花上许多年去养育,其后代到成年之前都需要照料。