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神秘丟失的兩條染色體能否揭示人類的起源?

 黑馬_御風(fēng) 2017-02-21


自從達(dá)爾文提出了偉大的進(jìn)化論,人們逐漸拋棄了神造論,也開(kāi)始相信所有生物都有一個(gè)共同的祖先,世間蕓蕓眾生間多有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。

 

如今,連三歲小孩都知道猩猩是現(xiàn)存與人類關(guān)系最近的物種,共同擁有一個(gè)不太遙遠(yuǎn)的祖先。進(jìn)化論似乎已經(jīng)接近了真理,人類起源之謎用不了多久就能真相大白。

 


但在達(dá)爾文時(shí)代,盡管有了非常前衛(wèi)的自然選擇學(xué)說(shuō),但受限于當(dāng)時(shí)的遺傳學(xué)理論水平,并不能解釋優(yōu)良性狀是如何傳給后代的。

 

隨著染色體的發(fā)現(xiàn),人們漸漸地明白了遺傳物質(zhì)在細(xì)胞分裂時(shí)是如何復(fù)制的,是如何減半形成生殖細(xì)胞,最終再結(jié)合的,可這卻又帶來(lái)了新的問(wèn)題。


減數(shù)分裂


1921年,一個(gè)叫西奧菲勒斯·佩因特的美國(guó)醫(yī)生,觀察幾個(gè)精神病人自虐切下來(lái)到的睪丸,發(fā)現(xiàn)某些已分裂精細(xì)胞中似乎有24條染色體。

 

兩年后,他在發(fā)表的論文中對(duì)人類染色體的數(shù)目做了進(jìn)一步的研究,最終得出人類染色體的“正確”數(shù)目是48條。


1923年繪制的染色體圖


這一結(jié)論統(tǒng)治了整個(gè)細(xì)胞遺傳學(xué)界長(zhǎng)達(dá)30多年,因?yàn)楸姸啾徽J(rèn)為是與人親緣關(guān)系近的類人猿也都是48條染色體,似乎沒(méi)有理由懷疑這個(gè)結(jié)論的正確性。

 

1955年,美籍華裔蔣有興改進(jìn)了一種觀察人類胚胎細(xì)胞染色體的新方法,卻驚訝地發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞分明只有46條染色體!他反復(fù)確認(rèn),一共記錄了261個(gè)細(xì)胞的染色體數(shù)據(jù),沒(méi)有一個(gè)數(shù)據(jù)有偏差。

 

蔣有興


一個(gè)連原作者都不太確定但卻被視作“真理”的結(jié)論,在短短半年時(shí)間就已經(jīng)被幾乎所有人遺忘,全面接受了人類只有46條染色體的結(jié)論。

 

可是,事情又變得離奇起來(lái)了。幾乎所有猿亞目動(dòng)物都擁有48條染色體,黑猩猩、大猩猩、紅毛猩猩無(wú)一例外,唯獨(dú)人類擁有46條染色體。

 

一只發(fā)胖的紅毛猩猩


人類與這些兄弟姐妹在大約800萬(wàn)年前分道揚(yáng)鑣,這在生物進(jìn)化史上是一個(gè)不算長(zhǎng)的尺度,究竟發(fā)生了什么會(huì)讓人類丟失了兩條染色體?

 

我們知道,染色體是細(xì)胞內(nèi)具有遺傳性質(zhì)的遺傳物質(zhì)深度壓縮形成的聚合體,它的任何改變都會(huì)導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的后果。

 

人類的46條染色體


染色體異常造成的遺傳疾病往往非常嚴(yán)重,眾所周知的21三體綜合癥,就是其中的一種,又稱作先天愚型。顧名思義,患者的第21號(hào)染色體出現(xiàn)了異常,可能是三體、易位、嵌合三種情況之一。

 

患者不僅在容貌上有明顯的患病特征,同時(shí)會(huì)帶有多種先天的缺陷,包括智力低下、身材矮小、發(fā)育遲緩、免疫功能低下,更重要的是大多患者都不具有生育能力。

 

21三體綜合癥


當(dāng)然,有因常染色體異常造成的疾病,更有因性染色體異常造成的疾病,并且發(fā)病率更高。


正常人應(yīng)擁有44條常染色體,男性還擁有一對(duì)XY型的性染色體,女性則是XX。但當(dāng)父母的性細(xì)胞分裂出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤,就會(huì)生下帶有特殊性染色體的后代。

 

X染色體與Y染色體


如果女孩子多了一條X染色體,有較大概率會(huì)出現(xiàn)卵巢功能低下,無(wú)生育能力,被稱作“超雌”,發(fā)病率可達(dá)千分之一。如果少一條X染色體,患者表現(xiàn)為性發(fā)育幼稚,身材矮小,同樣大概率會(huì)沒(méi)有生育能力。

 

僅擁有一條X染色體的女性


如果男孩子多一條X染色體,會(huì)表現(xiàn)出部分女性化的特征,雖然外生殖器正常,但睪丸發(fā)育不良,可能僅有花生米大小,導(dǎo)致精液中完全沒(méi)有精子,即不育。


若是多一條Y染色體則相對(duì)正常,僅在心理上表現(xiàn)出較強(qiáng)的攻擊性,多數(shù)可育,較難通過(guò)一般診斷發(fā)現(xiàn),有傳言稱魔頭希特勒就是XYY綜合癥的患者。

 

XXY綜合癥患者


有太多太多的例子證明染色體的重要性,而且可以發(fā)現(xiàn)無(wú)論是常染色體異?;蚴切匀旧w異常幾乎都非常容易導(dǎo)致患者不孕不育,無(wú)法生育后代。

 

那就不禁讓人發(fā)問(wèn),第一個(gè)只擁有46條染色體的人類難道不會(huì)擁有很多缺陷?就算能夠存活,他/她與其它人類交配能產(chǎn)生健康的后代嗎?

 


陰謀論者不會(huì)放過(guò)這樣的好機(jī)會(huì),他們認(rèn)為人類之所以如此獨(dú)特,多半得仰仗地外力量,是外星高級(jí)生命有意識(shí)地改造了我們,讓我們從滿身毛的兄弟姐妹中脫穎而出。

 

似乎這樣解釋,人類缺失染色體的現(xiàn)象就變得合情合理了。

 

印度洞穴壁畫(huà)中的疑似外星人


科學(xué)家們當(dāng)然不會(huì)讓陰謀論者得逞。隨著技術(shù)的發(fā)展,我們已經(jīng)可以詳細(xì)對(duì)比人類和幾種猿類的染色體差異了。

 

科學(xué)家們將染色體按照長(zhǎng)短類型編號(hào),發(fā)現(xiàn)人類的2號(hào)染色體長(zhǎng)度幾乎是猿類中等長(zhǎng)度染色體長(zhǎng)度的兩倍。


將基因標(biāo)記后觀察,人類2號(hào)染色體上的基因可以和猿類的12、13號(hào)染色體上的基因一 一對(duì)應(yīng),這個(gè)超長(zhǎng)的2號(hào)染色體就是兩條染色體首尾相連融合后的產(chǎn)物。

 


可是這個(gè)發(fā)現(xiàn)依舊沒(méi)能解答上述的問(wèn)題,兩個(gè)染色體數(shù)目不同但基因相似的個(gè)體,似乎是不能夠產(chǎn)生可生育的后代。

 

著名的不育雜交個(gè)體騾子就是個(gè)很好的例子,馬的染色體數(shù)目是64條,驢的染色體數(shù)目是62條,兩者的雜交生下的騾子染色體數(shù)目是63條,沒(méi)有生育能力。

 

騾子


其實(shí)“染色體數(shù)目不同會(huì)產(chǎn)生生殖隔離”的觀點(diǎn)是完全錯(cuò)誤的,驢與馬因?yàn)樵诨蛏系牟町愝^大才導(dǎo)致了生殖隔離。

 

家馬與普氏野馬就是最好的反例,普氏野馬的染色體為66條,比家馬多出兩條,但因?yàn)閮烧叩幕虿町惡苄?,并沒(méi)有產(chǎn)生生殖隔離,子一代可育。

 

野生普氏野馬比大熊貓還稀有,圖為人工放歸的普氏野馬


所以,當(dāng)初的人類也并不存在因?yàn)槿旧w數(shù)量變化而導(dǎo)致的生殖隔離問(wèn)題。實(shí)際上,染色體僅僅是在細(xì)胞分裂過(guò)程中短暫存在的一種形態(tài),因?yàn)槠湫螒B(tài)特殊,易被堿性染料著色,所以被廣泛用于遺傳學(xué)研究。

 

龍膽紫染色的細(xì)胞


史前人類所出現(xiàn)的染色體數(shù)目變化有它的特殊性,將原本兩條染色體融合成了一條,僅僅是改變了遺傳物質(zhì)某一階段的形態(tài),而并沒(méi)有大量丟失遺傳物質(zhì)。

 

以現(xiàn)代進(jìn)化論的觀點(diǎn),任何物種的突變都不是一蹴而就的,雖然存在第一個(gè)突變的個(gè)體,但基因遺傳必須得從種群的角度考慮,只有當(dāng)一個(gè)突變基因是有利于物種生存的,且出現(xiàn)概率足夠高才有可能穩(wěn)定遺傳下去。

 


雖然我們無(wú)法得知當(dāng)初的染色體融合是如何發(fā)生的,但我們可以大膽地設(shè)想。

 

也許在人類與猩猩還沒(méi)有分家的年代,有某一個(gè)種群中產(chǎn)生了一個(gè)變異,這個(gè)變異會(huì)增加某些染色體融合或易位的概率,并且伴隨著一些優(yōu)勢(shì)變異遺傳下去,此時(shí)擁有這種變異的個(gè)體并沒(méi)有出現(xiàn)異常。

 

這個(gè)變異在種群中出現(xiàn)的概率漸漸地增加了,終于誕生了第一個(gè)染色體異常的個(gè)體,也許他/她沒(méi)有能產(chǎn)生健康的后代,但當(dāng)這樣的個(gè)體陸續(xù)出現(xiàn),總會(huì)有兩個(gè)只有46條染色體的個(gè)體結(jié)合,生下健康的后代。


人類的2號(hào)染色體


也許當(dāng)兩條染色體融合后,這個(gè)變異就失去作用,變異可能導(dǎo)致了某條染色體的端粒在染色體兩端保證染色體獨(dú)立性和遺傳穩(wěn)定性的DNA)丟失,以至于容易與其他染色體發(fā)生融合,但融合后另一條染色體又帶來(lái)了新的端粒。

 

有一種所謂“夏娃理論”認(rèn)為,現(xiàn)在世界上所有的人類很有可能都擁有一個(gè)共同的老祖母,我們細(xì)胞的線粒體中都含有同源的遺傳物質(zhì),而線粒體只能由母親傳給后代。

 


這位“夏娃”的染色體數(shù)目自然是46條,很有可能就是是第一批生下能穩(wěn)定遺傳的后代的雌性之一。

 

這個(gè)變異也許也并沒(méi)有丟失,它可能增加了人類突變的概率,讓人類脫穎而出,缺失的染色體只不過(guò)是漫漫進(jìn)化路上巧合的小插曲,但同時(shí)也給人類帶來(lái)了許多染色體變異遺傳病。



與人類相比,我們的猩猩親戚們似乎并沒(méi)有那么多的遺傳疾病。人類可能因?yàn)檫@個(gè)變異而崛起,那會(huì)不會(huì)也因?yàn)檫@個(gè)變異而被遺傳疾病所困,走向滅亡呢?


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