浅谈生物中的“三倍体”和“多倍体”

发表时间:2021/02/01 21:10:37  来源:五次方物语  浏览次数:3822  
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啥叫二倍体?即体细胞中含有两个染色体组的生物个体,一般由受精卵发育而来。骡子虽然是个非常尴尬的杂种,但人家有爹也有娘,完全符合二倍体的定义:体细胞含有两个染色体组,一个来自于马,一个来自于驴,怎么就成三倍体了呢?1+1等于2,不等于3,这题连学龄前儿童都会,怎么成年人反而糊涂了?

 

无籽西瓜的培育过程

三倍体就是细胞内含有三个染色体组,四个染色体组即四倍体,以此类推,统称多倍体。众所周知,无籽西瓜确实是三倍体,具体培育过程略繁难:普通西瓜是二倍体,用秋水仙素处理可使其染色体组加倍而成四倍体;四倍体和二倍体西瓜杂交,得到的种子就是三倍体。这批种子育成的西瓜植株即是三倍体西瓜,因有三套染色体组,在减数分裂时会发生联合紊乱,不能形成正常的种子,故而“无籽”。

各位,这就很明显了:无籽西瓜拥有分别为四倍体和二倍体的父本和母本,所以是三倍体;而骡子的父母都是二倍体,虽然染色体条数为奇数,那它也只能是二倍体。骡子不能生育,并非因为三倍体,也不是奇数作祟,乃是因为马和驴基因差异过大,导致其生理机能不健全。三倍体生物体并不罕见,但绝不包括骡子。

 

香蕉

在植物界中,包括三倍体在内的多倍体极为普遍。香蕉、水仙花和芋头就是三倍体,所以香蕉没有种子,水仙花和芋头亦不结籽。普通小麦是三个物种杂交形成的异源六倍体,和二倍体黑麦杂交后,子代是高度不育的异源四倍体;将其染色体加倍为八倍体后,就能形成正常的雌雄配子,即成农作物新种小黑麦。八倍体就到头了吗?不,野生菊中有十倍体,野生报春花中还发现了十四倍体,令人瞠目结舌。

与多倍体频现的植物界相比,动物界低调得多,但已发现的多倍体亦不在少数。不必求诸野外,在餐桌上就可以接触到三倍体动物,比如青岛常见的三倍体牡蛎、三倍体栉孔扇贝等等。三倍体个体的性腺通常不发育,避免了性腺发育阶段的一些负面影响,有利于获得更大的经济效益。这很容易理解,没那些七情六欲的歪念头,可不就一门心思长肉嘛。

白化的非洲爪蟾

自然界中也存在多倍体动物,鱼类和两爬类皆有之。宠物市场常见的“金蟾”,一种可以永不登岸的小蛤蟆,其真实身份为非洲爪蟾/Xenopus vastitus的白化个体,这玩意儿就是四倍体(2n=4X=72);还有角蛙科的Ceratophrys dorsataC. arnata等物种则是天然形成的八倍体。另外,昆虫和其它无脊椎动物中,也有四倍体、六倍体和八倍体等多倍体出现。

爬行动物中的多倍体以三倍体居多,方斑鞭尾蜥/Cnemidophorus neomexicanus锯缘晰虎/Hemidodactylus garnotii等都是三倍体......这确实很令人困惑,整个物种都是三倍体,怎么进行减数分裂,两性生殖咋整?这些小爬虫的独特之处也就在这里:它们都是单性种,全部个体均为雌性,直接孤雌生殖(所以说,要男人有什么用?),规避减数分裂的困境。这种单雌性的三倍体,在鱼类和两栖类也有发现。

而在鸟类和哺乳类动物中,没这么多乱七八糟的事儿,包括三倍体在内的多倍体对于禽兽们来说是致死的。鸟类和哺乳类是高度进化的动物,其结构复杂精密,容错性非常差,远不如鱼类和两爬更容易将就。众所周知,三体综合征仅仅因为多一条染色体,就导致非常严重的后果,患者只能悲惨地苟活于世,无药可治;更何况整整多一套或两套染色体组,其结果只能是早夭死亡。

 

黄金仓鼠

曾经有研究认为,金黄仓鼠(也叫叙利亚仓鼠)/Mesocricetus auratus是多倍体物种,但遗憾的是,后来进一步的研究证明,那只是一种假四倍体。鸟类的情况也是如此,比如在小鸡胚胎中会有0.9%的三倍体或四倍体,但存活的个体从未出现。如此看来,哺乳类和鸟类确实和多倍体无缘,这应该是值得庆幸的事情。假如人类也能有健康的多倍体个体,伦理和秩序将会面目全非,细思恐极。

蜜蜂

可能会有朋友问:二倍体和多倍体有了,有没有单倍体的生物?当然也有,菌物和藻类、苔鲜植物的叶状体和茎叶体以及蕨类植物的原叶体等,都是由单倍性孢子发育成的个体,可以独立生活。昆虫界中的单倍体也不鲜见,只举一例:蜜蜂的雄蜂由未受精卵发育而成,具有单倍染色体(n=16),但它却可以通过“假减数分裂”的特殊方式产生同样具有单倍染色体的配子,从而参与蜂群的有性繁殖。

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