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自然界的生殖隔离有多可怕?骡子即使强行产仔也会因为难产而死!

 科学知更鸟 2022-07-19 发布于河南

生殖隔离是一个生物学概念,它是指由于各方面的原因,使亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配,或者即使能交配也不能产生后代不能产生可育性后代的一种隔离机制。

十九世纪,英国生物学家达尔文乘坐贝格尔号舰进行了为期5年的环球航行,对自然界的各种生物和地质结构等进行了大量的观察和采集,之后出版了《物种起源》。在这本书中,达尔文提出了生物进化论学说。

达尔文认为,地球上的生物都是从原有的生物基础上演化而来的。在演化的过程中,由于地理隔绝和其他因素的影响,导致同一个物种几万年都没有生殖交流。当下一次相遇时,两者会因为分离时间太长而产生生殖隔离。

以人类演化史为例,地球上曾出现过很多种人类,包括智人、直立人、丹尼索瓦人、尼安德特人等,现如今只剩下了由智人演化而来的现代人。然而,现代人已经和目前地球上的其他所有生物都产生了生殖隔离,哪怕是和自己最为接近的黑猩猩

生物之间通过生殖隔离有效阻绝了不同物种之间的基因结合,这套运行机制的有效率高达99.9%。二十世纪20年代,前苏联的一位科学家进行了一次挑战生殖隔离运作机制的人猿杂交实验,不过他的初衷是希望通过杂交技术创造出一个新的物种——“猩人”,使它既有人类的智慧,又有黑猩猩的体格。

在实验过程中,这位科学家创造性地采用了动物人工授精技术,用人类男性的生殖细胞给三只雌性黑猩猩授精。遗憾的是,三只雌性黑猩猩全部授精失败。之后,他又把人类女性的卵巢移植到雌性黑猩猩体内,再用人类男性的生殖细胞进行授精,但同样遭遇失败。

尽管连续两次遭遇失败,但是这位科学家并未死心,他选择改变策略。这一次他找来5名人类女性志愿者,尝试用雄性黑猩猩的生殖细胞给5名人类女性授精。结果实验还没来得及进行,这位科学家就因故被流放到西伯利亚,最终这项杂交实验没有完成。

从生物学的角度来讲,人类和黑猩猩之间之所以存在生殖隔离,是因为两者遗传基因中染色体的数量不同。这一显而易见的差异,事实上导致了两个物种之间生物密码的巨大不同。

生殖隔离从基因层面阻止了不同物种之间产生后代,或者确保这些后代都没有生育能力。具体而言,由于染色体配对错误,非同物种之间的交配行为会导致后代无法构建起一个完整的染色体结构,或者奇数对染色体结构。这会造成生物体内无法正确形成染色体分裂和DNA运作,进而无法正常生育出后代。

众所周知,马和驴杂交所生的后代被称为骡子。马的染色体数量是64条,驴的染色体数量是62条,所以它们的后代骡子的染色体数量是63。骡子的染色体数量为单数,被称为异源二倍体生物。当骡子与骡子交配产生生殖细胞时,生殖细胞经减数分裂需要同源染色体配对,但骡子的染色体并非来自同一物种,无法正常配对,减数分裂也就无法进行下去,所以骡子高度不育。

当然,在极端情况下,即马的32条染色体趋于细胞的一边(概率为1/2³²),形成的生殖细胞中染色体均来自于马;驴的31条染色趋于细胞的另一边(概率为1/2³¹),形成的生殖细胞中染色体均来自于驴。这时骡子就可以产生可育的生殖细胞,不过概率只有1/2⁶²

可即便是母骡侥幸怀孕,它在生产时也会因为后面盆骨不能开合而导致胎死腹中,甚至母子双亡,这在自然界中是极为残酷的。

骡子的遭遇,在自然界中并非个例。事实上,这是生殖隔离最强大,也是最可怕的地方

生殖隔离不仅体现在动物身上,包括植物也会存在生殖隔离,而且植物之间的生殖隔离更加明显。

一直以来,科学家希望弄清楚自然界的生殖隔离到底有什么实际意义。我们可以设想一下,从生物进化论的角度来思考,如果没有生殖隔离,自然界的进化和选择机制就会面临失效。一旦如此,不同物种之间的基因就可以轻易地结合在一起,使得它们对抗未知风险的能力大大降低,甚至造成某些基因在进化过程中过早地消失

生殖隔离机制的存在,能够保证物种基因库的完整和多样性,是物种进化过程中的最优方案。只有在保证了相不干扰的情况下,物种的演进才能保持一个持续的过程。

有人可能会提出质疑,既然生物之间普遍存在生殖隔离,那么白种人、黑种人和黄种人之间为什么没有生殖隔离呢

因为现代人类虽然在肤色上存在很大的差异,但事实上白种人、黑种人和黄种人三者之间真正分开的时间还不到十万年。在生物进化的尺度上,这一点时间还不足以形成真正的生殖隔离

更何况,自人类诞生以来,生活在各大洲的不同人种并没有做到真正意义上的地理隔离。亚欧大陆和非洲大陆之间、欧亚大陆和美洲之间,几万年来都存在着人类交流和迁徙,这就使得不同人种之间并没有真正演化出生殖隔离机制。

下雨天为什么睡得更香,有什么科学依据吗?

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