生殖隔离和染色体数目的关系,真的那么紧密吗?

五次方 2019-11-1921:42:38 评论 2,418 views

众所周知,马和驴的杂交后代骡子,不具备正常的生殖能力,这被称为“生殖隔离”(的表现之一)。正是生殖隔离现象的存在,维系了物种之间相对稳定的边界,使得生物世界不会陷入一片混乱。

生殖隔离和染色体数目的关系,真的那么紧密吗?

图一:驴骡,母驴所生。摄于武汉动物园

骡子为何不能生育?常见的解释只是拿染色体数目说事儿。马的染色体为2n=64,驴为2n=62,骡子的染色体是半马半驴,共63条,奇数无法进行正常的减数分裂,故不能生育。此说看似合理,实则经不起推敲,随手就是一个反例:普氏野马的染色体为2n=66,说起来和家马的2n=64也应该“隔离”,然而它俩却可以产生可育的后代(65条染色体)。63不行65行,上哪儿说理去?

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图二:家猪和野猪的杂交二代,摄于胶南

还有,全球的野猪可划分为27个亚种,这些亚种间和亚种内核型都存在着差异,染色体数(2n)在36~38之间,如西欧野猪2n=36或37,日本野猪2n=38,家猪也是2n=38,然而彼此却没有繁殖障碍。说好的染色体数目不同导致生殖隔离呢?以及奇数条染色体就不能减数分裂呢?要知道西欧野猪本身就有2n=37的核型,好像很不科学。这又该怎么解释呢?

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图三:沼泽型水牛

再举一个栗子。作为家畜的水牛,可分为河流型和沼泽型两个类群,我国水牛绝大部分均为沼泽型,只有云南的槟榔江水牛属于河流型。沼泽型水牛的染色体2n=48,河流型水牛是2n=50,按照染色体数目决定论,这俩兄弟也是妥妥的生殖隔离,而事实却啪啪打脸。沼泽型水牛和河流型水牛之间无生殖隔离,仍然属于同一个物种的不同亚种,如存在隔离就该自立门户了。

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图四:槟榔江水牛,河流型

根据研究,沼泽型水牛和河流型水牛的杂交后代染色体为2n=49,减数分裂后能产生两种正常配子(n=24,n=25)和两种异常配子(n=24+1,n=25-1),自群繁殖会导致其子代染色体多态性(2n=50,2n=49和2n=48);其异常配子与正常配子结合,则产生非整倍性,致其繁殖力降低......如此看来,生命世界远比我们的想象复杂得多,只要缘分到了,即便是奇数条染色体也能对付着传宗接代。

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图五:人类女性染色体组

更令人惊奇的是,与水牛类似的现象在人类之中也常有出现。一般来说,染色体数目的变动,可能会招致严重后果,比如唐氏综合征,但这不是绝对的。有一种情况称之为罗伯逊易位,即染色体近端着丝粒发生易位,而这种罗伯逊易位中的平衡易位,主要遗传物质不会丢失,个体的智力和外观都是正常的。

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图六:罗伯逊易位示意图

大约有千分之一的人为罗伯逊平衡易位携带者(杂合子),拥有45条染色体,基本与常人无异,只有在备孕时才能看出区别。他们所产生的6种配子中,只有2种配子能与正常人的配子结合产生健康后代,其余2/3的配子则会以极早期流产而告终。这和杂交水牛的情况非常类似。

我国曾报道过一个只拥有44条染色体的男子,父母皆为罗伯逊易位携带者,其本人的14号染色体和15号染色体融合,属于罗伯逊易位的纯合子。尽管染色体数目不同,但其遗传物质总量并无减少,身体状况和常人无异,亦无生殖隔离,只是后代将会成为拥有45条染色体的罗伯逊平衡易位携带者(杂合子),易发生流产。这可以说是生育能力降低,但不会绝后,屡战屡败,屡败屡战,总有蒙对的那一发。

我们可以更进一步地想象一下。从理论上说,该男子如能找到同样44条染色体的女性婚配,这种独特的染色体排列方式就能稳定遗传下去。就像水牛,其河流型和沼泽型之所以核型不同,本质上是因为后者的1号染色体,相当于前者的4号和9号染色体融合易位形成的,和这位44条染色体的奇男子情况差不多。只不过水牛能因此形成两个亚种,人类就难了。为啥难了?这个问题留作思考题。

再把注意力转回到骡子。雄性骡子无动情激素,勘破爱欲,色即是空;雌性有动情激素而无孕激素,有心杀贼,无力回天。骡子本身不健全,用不着奇偶校验就基本注定不育,原因还得从“原生家庭”中找:马和驴亲缘关系较近但还不够近,基因差异过大,导致后代无法发育成正常个体;而马和普氏野马基因更为相似,以至于能互相“将就”着用。这么说应该能明白吧?

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图七:人类染色体和黑猩猩染色体对比

生命法则是统一的,人类亦不能外。人类拥有23对染色体,而同属人科的其它物种包括黑猩猩、倭黑猩猩,却都有24对染色体,原因是人类的2号染色体,由两条染色体组合而来,恰好对应按长度排序的黑猩猩第12号和第13号染色体,故黑猩猩的这两条染色体又被叫做2A和2B染色体。可以想见,最初拥有46条染色体的人类远祖,还能和那些48条染色体的近亲进行友好或不太友好的基因交流----那简直是一定的,人类啥事儿干不出来啊?

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图八:黑猩猩

一切恩爱会,无常难得久。业已分道扬镳的人类和类人猿,终于在漫长的进化中“人猿相揖别”,彻底隔绝开来。现生人类和类人猿存在水火不容的生殖隔离,连受孕也不可能,原因也并不在染色体数目不同,还是由于基因差异巨大,特别是黑猩猩的Y染色体已经与人类相去甚远。“相看两相厌”,完全无法组合产生新的生命。

综上所述,染色体排列组合方式并不像人们想象的那么重要,最关键的还是上面所承载的遗传信息。所谓“奇数条染色体不能进行减数分裂”的说法,用来解释三倍体无籽西瓜尚可,不能推而广之。

五次方

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