我们在高中生物课上都学过,正常人拥有23对染色体,我们也初步学过杂交的概念,比如说让我们吃得太饱的杂交水稻,马和驴杂交的产物骡,还有狮子和老虎杂交出来萌萌哒的狮虎兽。但生物老师是否告诉过我们,为什么刚刚好是23对染色体?各类动物是否可以随意杂交?人能和其他动物杂交吗?
DNA和染色体
要了解染色体是什么,首先要了解是什么。正式称为脱氧核糖核酸,DNA是在所有植物和动物中发现的复杂分子。它几乎存在于生物体的每个细胞中,它包含了保持生物体运转以及发育和繁殖所需的所有信息。DNA也是生物传递遗传信息的主要方式。在繁殖过程中,一部分DNA从父母传给后代。简而言之,DNA你作为人类独一无二的标志。
DNA必须要花很长时间来保存所有重要信息。DNA是一种特别复杂的物质,如果你将一个DNA拆成分子在细胞内一直延伸,它的长度大概是2米;如果把你体内所有DNA在细胞内展开,你将得到一个长度大概是太阳系直径两倍的链式结构。幸运的是,细胞非常聪明,巧妙地将所有信息打包成节省空间的包裹,并输入染色体。
染色体的名字植来源于希腊语中的颜色和体细胞两个单词,,科学家可以通过用有色染料染色在显微镜下观察它。每条染色体都是由蛋白质构成的。
确切地说,每条染色体都含有一个DNA分子,并且长串的遗传信息被紧紧包裹在蛋白质周围,其作用就像一个中心轴,并向四周展开,信息丰富的分子捆绑到完美的大小和形状,以适应细胞的细胞核。每个人类细胞有23对染色体,总共46对,除了,每个只包含23条染色体。
为什么是23对?
每个细胞46个(23对)的神奇数量在生物中并不普遍。首先,人类也恰好是一个"二倍体"物种,这意味着我们的大多数染色体都来自同源对的匹配组(每对的两个成员称为同源物)。许多动植物都是二倍体,但动物和植物都有。例如,蚊子的二倍体染色体数为6,青蛙有26只,虾有508条染色体,而与我们近亲的猩猩则有24对染色体。
但为什么人类有23对呢?这是因为生物的进化过程。人类有23对染色体,而所有其他类人猿(黑猩猩,倭黑猩猩,大猩猩和猩猩)都有24对染色体。这是因为在人类进化谱系中,我们的祖先猿在配种时两对染色体莫名其妙的融合在一起,从而导致我们只有23对染色体。这是人类基因组与类人基因组之间的主要差异之一。
再回到精子和卵子的问题。精子和卵子只有,被认为是"单倍体"。当精子和卵子融合时,它们将遗传物质结合起来形成一个完整的二倍体染色体组。意思就是最为通俗的,一半是爸爸,一半妈妈。
染色体太多或太少
教科书中的每个健康人都有23对染色体,但生活并不总是教科书。如果某些原因导致染色体变多或者变少会怎么样?染色体的获得或丢失发生在生殖细胞(精子和卵子)的形成期间,胎儿早期发育期间或出生后身体的任何其他细胞中。
一种更常见的非整倍性形式是"三体性",即细胞中存在额外的染色体。一种众所周知的三体性结果是唐氏综合症,这是由每个细胞中的三个染色体21拷贝引起的病症。这个额外的染色体导致每个细胞共有47条染色体,而不是46条。
还有一种是染色体丢失的情况,称为"单体性",指的是每个细胞只有一个特定染色体拷贝而不是两个拷贝的条件。这也会导致病变,即特纳综合征,其中女性每个细胞只有一个拷贝的X染色体而不是常规的两个。
非整倍性也有其他变异,在极端情况下,它们可能危及一个人的生命。另外,癌细胞的染色体数量也有变化。与生殖细胞中发生的变异不同,这些变化发生在身体的其他细胞中,因此它们不是遗传的。
综上所述,46对于人类是一个最重要的数字,多了会得病,少了也会得病,而且基本是上不可治愈性疾病,大多数在胚胎时期便会死亡。而目前所发现的动物,几乎没有同人类一样的23对染色体,所以杂交也交不出啥名堂来。但也有极端情况,比如20世纪早期沸沸扬扬的人猿事件,还有我们都有耳闻的神农架野人。
最后与同学们分享一个冷知识,我们最为熟悉的X和Y染色体,它们并不是科学家信手拈来随机给的一个名字,,而是它们的形状实际上分别类似于字母X和Y。