生物进化中,会突然多出来一条染色体吗?

各种物种的染色体数量不一,这是怎么进化出来的?如果突然多一条,应该挺费劲的吧?而且在有性生殖的时候,得雌雄双方一起进化才行,光某一方多一条应该没啥用处。

推荐  (1) | 18人关注关注
6个答案
80 0

Ent古生物学博士生,科学松鼠会成员

2015-02-26 10:45

染色体数量,其实不是大问题。

高中教材里总是强调xxx和xxx染色体数量不同所以杂交不可育,但这么强调可能会有误导。其实关键不是染色体本身有几个,而是染色体里面装了啥东西。


早期生物根本没有染色体,只是一堆基因乱堆在一起而已。染色体实际上起到了一个组织的作用,把一小群基因装进一个袋子里,袋子的把手就是“着丝粒”。

染色体时不时会发生染色体突变。有时候是缺失了,有时候是重复了,有时候是断裂了。如果着丝粒所在的区域发生了重复,然后两个着丝粒断开,呀,我们就出现了染色体一个变俩的情况。

然后就天下大乱了吗?并不会

减数分裂时,染色体要配对。但是配对行为,配的是内容而不是数量;相似的配得才好。就算两个物种染色体数量一样,如果里面的东西大相径庭,也没用;相反,在我们的场景里,虽然一个染色体断成了俩,但它还可以和没断的另一份配对呀!东西基本都是一样的,只不过原来一个袋子分成两个袋子罢了。

当然,袋子数量乱了是有后果的。断掉之后,就不能保证减数分裂一定对半分了。这后果不好预测,不妨假定有一半的配子是正常的,另一半的配子则乱掉了,有拿0.5份的,有拿1.5份的。

不过,

1 这是减数分裂,有丝分裂是正常的,换言之这个生物本身的生存几乎无影响;

2 乱掉的配子几乎肯定会导致胚胎难以发育,带来极早期流产。但是,这个后果严重吗?有些生物的策略是广种薄收,数量压倒一切,对于这些生物,资源都投在了配子上,一半的配子坏掉可能会严重。但另一些生物,比如人类,是后代数目很少、精心照料。我们人类投给配子的资源微乎其微,绝大多数资源都是孩子生下来之后给的。那么,死掉几个受精卵,又有何妨?不过是原先要交配5次怀孕,现在要10次而已,人类还差这点儿嘛。

(顺便一说,为何大家老是提到21三体综合征,不提别的三体?因为21太小太不重要,三体居然能活下来。别的要是出了三体,早流产了,极早期流产母亲自己往往都意识不到。)

这是染色体增加的场景,减少同理。


假如这个生物里,染色体一分为二的后果不严重,那么这就相当于一个近中性突变,会几乎自由地随机变化。大部分中性突变都会消亡,但少数会固定下来;一旦它固定了,这个物种就多了一条染色体。

假如这个生物里,染色体一分为二的后果是严重的——那有点麻烦,但也不是不可能。虽然我的后代比别人少一半是个严重的劣势,但自然选择不可能凭此一代之内把我干掉,总是要花几代的。而如果这期间,我的两个后代,各自都多了一条染色体,它俩交配呢?这不就又对上了!而且这实际上施加了一个选择压,促使它们内部解决而不和别的同类往来。这就是一个新物种诞生的推动力之一呀。

(啥,你说近亲繁殖?这又是高中生物挖下的一个坑……近亲繁殖在目前人类的状态下是不好的,对于很多动物而言也是不好的,但却并非一概不好。)




28 0

Ralph临床医学学士

2015-02-26 15:27

首先,建议楼主不要用“进化”这种暗示“有积极意义的有方向性的改变”的词,用“演化”更好。

染色体,是真核生物在进行分裂时,对DNA进行打包/折叠以后形成的蛋白质、核酸聚合体,一个特定物种的染色体数量以及某个基因在染色体中的位置,往往是固定的。我们可以想象成细胞根据某种规则,将一些基因扎成一捆打个蝴蝶结,另外一些扎成另一捆打个水手结。

但是,生物的多样性就是来自于基因的不稳定性和容错性,所以,在演化过程中,基因就是不停在变化,除了内容改变以外,最常见的就是数量改变,可以增加几个copy,可以减少,甚至整个基因丢失。既然基因本身可以变化,那么打包的方式同样可以变化。

譬如某一段DNA,根据原来的包装图纸,应该打一个蝴蝶结,包装成1号染色体(PS:这个第几号染色体是为了识别起的名字而已,其数字与其实际的重要性没有关系)。可是在复制的时候抽风了,活生生多复制出很长一段,这时候负责包装的蛋白质就没办法按原先的图纸打成蝴蝶结了,咋办?要么换个打结法子,这样就可能出现分裂以后负责解绳结的蛋白质打不开结,也可能刚好有某个内切酶把这条编长了的绳子剪短,而在某个概率下,刚好剪出的两段,都能按原有的某张图纸打结,那么就可能死马当活马医,把复制有缺陷的1号染色体整成了两条新的染色体1a和1b……

由于生物的种群数和细胞数都非常大,那就为一些小概率事件的发生提供了数量基础,再加上容错性,这样的细胞/生物个体还是有机会存活下来,还可能有一定的概率繁殖了,于是这个1a和1b就固定下来,经过N次传代以后,就演化出一个新物种了……

另外,在外部理化因素的影响下出现的多倍体就更多见了……

回过头,在人类遗传病里面,“突然”多了一条染色体的,好多啊!21三体是最常见的,唐氏综合症,恰恰就说明了某种情况下,多出一条染色体的个体依然可以存活(尽管很可能是不育)。另外,XXX、XXY这样的三体、嵌合体也是不罕见的(而且某种情况下通过减数分裂有可能获得正常配子……)


11 0

中国曾经发现过一个44条染色体的家族...活得好好的,各种指标都正常。最后是因为跟外人结婚,总是流产才发现的。他的父亲和母亲是近亲结婚,各携带一条14和15粘一起的染色体。也有流产史,最后他能生出来,几率其实是非常小的,1/36的几率,文中有详细解释。从这个例子看,这条14-15染色体已经至少存在四代了。

http://genetics.thetech.org/original_news/news124

文章配图可以看出,14和15接在一起了,所以染色体少了一条,但是基因基本上没缺。


在漫长的进化过程中,染色体的打乱重排不断发生,下图是人的染色体对应于小鼠的染色体的区域,相同颜色表示同源区。而且从图上可以看出,小鼠只有40条染色体,而人有46条。

来源:http://www.genome.ou.edu/HumanMouse.html

0 1

双性人,很有名的贞子。。。。 XXY 多了条染色体。


0 3

高中老师放过21三体猫叫综合症小孩儿的哭声,特慎得慌。。好像这种小孩儿都活不长的。。

0 8

今天我们来谈谈,女人这种生物,在很久很久以前……

查看更多

添加回答

登录 后回答问题,你也可以用以下帐号直接登录

相关问答

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 家长监控 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©果壳网    京ICP证100430号    京网文[2018] 6282-492号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:18612934101    网上有害信息举报专区    儿童色情信息举报专区