03.08 為什麼人類會有“生殖隔離”?

青菜痩肉粥383239116


為什麼人類會有“生殖隔離”?

其實並不是人類之間存在生殖隔離,全球N個人種之間並沒有出現生殖隔離,所謂的人類生殖隔離指的是其他物種和人類之間,即使是和人類最接近的類人猿之間也有一條生殖隔離的鴻溝,但我們知道不是同一個屬的馬和驢,以及獅和虎之間都可以生殖,儘管後代可能無法生育,為什麼人類即使和最接近的物種之間也會隔離呢?

生殖隔離的關鍵:染色體是怎麼發現的

在大家印象中都是牛的黃牛和水牛,生殖隔離是非常徹底的,這是因為水牛的染色體是30對,黃牛的染色體是24對,兩者之間在體型和基因層面都存在著巨大的差異,因此兩者並不能繁殖成功!而且還有比較好事的相關專家將受精的黃牛和水牛胚胎人工培育,但受精卵分裂到8個細胞時即告失敗。這表明儘管可以受精,但兩者無法成功發育。

  • 染色體決定了兩個物種間能否生殖,那麼染色體是怎麼發現的呢?
  • 染色體是真核生物(有細胞核的單細胞和多細胞生物總稱)獨有的特徵,由雙股螺旋的去氧核糖核酸和5種被稱為組蛋白的蛋白質構成,是基因的主要載體!

    染色體是細胞內包含了深度遺傳性質的壓縮體,有點像電腦文件中的壓縮包!染色體這個名詞來自於印染行業,早先對細胞觀察時為方便區分和標記,將細胞染上了顏色,但觀測發現,細胞核中有一片顏色比較深的絲狀物,特別容易被鹼性染料染成深色,這就是染色體的來歷。

    1879年德國生物學家華爾瑟·弗萊明將這種能被染色的絲狀物正式命名為染色體,並且猜測其可能與遺傳有關。

    1902年博韋裡和薩頓指出,染色體在細胞分裂中的行為與孟德爾的遺傳因子平行,兩者在體細胞中成對稱在,但在生殖細胞中則單獨存在。成對的染色體在細胞減數分裂時進入不同的細胞中,不同對的染色體可以自由組合,因此博韋裡和薩頓認為,染色體就是遺傳因子的載體。

    1951年詹姆斯·沃森跟一同在卡文迪許實驗室工作的克里克,兩人使用X光衍射的數據構建了DNA模型,在1953年提出了DNA的雙螺旋結構,這是二十世紀最偉大的發現之一。

    1980年後根據脫氧核糖核酸雙鏈互補的原理,應用已知序列的DNA探針進行熒光原位雜交可以識別整條染色體、染色體的1個臂、1條帶甚至一個基因,因此極大的提高了染色體識別的準確性,

    2000年6月26日人類基因組計劃宣佈完成人類基因序列框架圖。總共的基因組有3-3.5萬個。

    • 關於人類的染色體

    人類的染色體總共有23對,分成兩種,一種是常染色體22對,另一種性染色體1對,在每個細胞中粗存在46個染色單體,當然還有數百個線粒體染色拷貝!

    基因突變與染色體

    物種的演化與發展中,基因並不是一成不變的,它存在兩種演化方式:

  1. 遺傳變異
  2. 自然選擇

基因變異在生物體中是比較常見的,比如歐洲複製蝦就是這個新近出現的特殊案例,假如這個突變更適合環境,那麼這個特徵就會保留下來,反之環境就能將其淘汰,這就是自然選擇的來歷!而在某次基因的變異中可能會增加染色體數量,那麼當這個物種在某個獨立環境中時間足夠久時,那麼它們將可能會與早期隔離的物種之間存在生殖隔離。地域隔離並不一定會導致生殖隔離,但會提供生殖隔離的基礎,未來的發展可能會走向生殖隔離。

人類演化的歷史

人類的染色體是23對,黑猩猩的染色體是24對,很多朋友認為人類是從猩猩進化來的,怎麼在數百萬年裡就丟1對,其實更準確的說類人猿與人類之間的生殖隔離並不是最近發生的,而是可能發生更久遠的數百萬年前,因為從最早可以被稱為人的南方古猿開始就已經和類人猿存在相當大的差異了!

類人猿是靈長目猿科動物的通稱,分有兩大科:長臂猿科(較小的類人猿:長臂猿和合趾猿)和猩猩科(較大的類人猿:黑猩猩、猩猩和大猩猩)

現代人類(左)和南方古猿(中)和黑猩猩(右)

現代人和南方古猿的骨架除了形態上差異比較大以外,直立行走等相關差異並不大,但和黑猩猩的骨架相比差異十分巨大,從骨架上我們可以判斷,這兩個物種早在600萬年前早已完成了分化,因此人類和黑猩猩之間的染色體數量其實沒啥關係,更沒有繼承關係。

生殖隔離的意義

儘管生殖隔離是無意中發生的,但生殖隔離無疑對物種是一種保護行為,比如生殖隔離的幾個比較明顯的後果是雜交不育和雜種衰弱等,比如獅虎獸是病態的,騾子是不育的,而人類和黑猩猩之間則屬於配子隔離(有親緣關係的種群間難以自然狀態下交配,即使交配也不能懷孕和生育後代的隔離機制)

即人類即使和黑猩猩發生關係,也會因為卵子和精子無法結合完成受精,當然直接影響就是無法生育後代。更深層次的原因人類的2號染色體其實是兩條類人猿的染色體演化而成的,還有9條染色體和猩猩的染色體是反轉的,因此多種因素之下,兩者不可能形成有效的生育機制。

所以生殖隔離從某個層面上可以看成是一個物種的自我保護機制。


星辰大海路上的種花家


先說說什麼是生殖隔離,生殖隔離說白了就是不能交配,或者不能生孩子,或者能生孩子,但這個孩子無法再生孩子,這三種情況都算生殖隔離。

例如狗和豬就不能交配,所以狗和豬存在生殖隔離,然後水牛和黃牛都是牛,它們理論上可以交配,但卻沒辦法繁育後代,所以水牛和黃牛也存在生殖隔離。

最後馬和驢既能交配也能生育,但它們生育的騾子沒有生育能力,所以馬和驢也有生殖隔離。

那麼人有沒有生殖隔離,答案是沒有,今天的人類雖然分為黑種人,黃種人,白種人,但這種劃分是基於外表的,從基因的角度上來說,三大人種同屬於智人的後代,我們都擁有同一個祖先。

所以即便三大人種的外表差異性很大,但依然可以互相通婚繁衍後代,否則地球上就不會有那麼多混血兒了,這些混血兒就是人類沒有生殖隔離的鐵證。

最後從進化學的角度上來看,地球上的所有物種,實際上都是一個生命分化而來的,這種分化的影響因素有很多,比如地理因素,時間因素,環境因素等等。

比如人類和黑猩猩是擁有同一個祖先的,但由於各種因素的影響,導致人類和黑猩猩的基因差異性越來越大,當基因的差異性到達一個臨界點的時候,所謂的生殖隔離就出現了,而生殖隔離的出現,也就意味著一個全新的物種誕生了.......


種植恆星


生殖隔離是指每個物種的個體只能在物種內部交配繁殖,不能與其它物種交配產生可育後代,這樣保證了物種基因庫的獨立,是現代生物學物種的定義標準。人類與其它任何物種之間都是存在生殖隔離的,這個是毋庸置疑的,即使是與人類在進化上關係最親密的黑猩猩,也存在不可逾越的障礙。20世紀20年代,蘇聯曾嘗試用雌性黑猩猩和人類精子進行人工授精,然而,這些實驗都沒有導致懷孕,後來在世界各地多個不同實驗室都進行過類似的實驗,但結果表明人類與黑猩猩之間是存在生殖隔離的。

生殖隔離有多種機制可以達到,如生態隔離,繁殖時間隔離,行為隔離,機械隔離,配子隔離,雜種不活,雜交不育和雜交衰弱。人類與其它物種(如黑猩猩)之間的生殖隔離屬於配子隔離,在生理上,人類有可能與其他哺乳動物發生性行為,但是由於精子和卵子不相容會產生生殖隔離。眾所周知,卵子和精子之間產生受精卵是產生後代所必需的。然而,由於基因上的不親和性,精子不能使卵子受精,即使將人類精子和黑猩猩卵子放在一起,也不能形成有效的受精卵,確保只有同一物種的卵子和精子才能結合,在人類與其它物種之間形成雜交屏障。

人類和其他動物之間的染色體數目是不同的。基因分析表明,人類和黑猩猩的早期祖先之間可能有很長一段時間的雜交,直到大約600萬年前才最終分化成人類和黑猩猩。但是今天,儘管人類和黑猩猩共享99%的蛋白質編碼DNA序列,但這些DNA被包裝成不同的染色體,人類的2號染色體實際上是兩條類人猿染色體融合而成的。並且與黑猩猩染色體相比,在人類中其他9條染色體的基因序列是倒轉的,這些在染色體上的差異足以使人類和黑猩猩之間產生生殖隔離。


科學閏土


不同物種生殖隔離的存在是特別有意義的事情,不然整個生物界就亂套了。生殖隔離不僅僅是人類和其他物種特有的,而是所有物種之間都存在生殖隔離,這是新物種誕生的標誌。


人類已知目前地球上有大約200萬個物種,只要是不同的物種就存在生殖隔離。一個種群因為地理上的隔離,導致幾十萬年都不曾相遇,被分隔開來的兩個種群間無法進行基因交流。隨著漫長時間的發展,兩個種群個體的基因發生突變或者變異,最終積累下被自然環境所選擇,長久以往就有了各自不同的形狀。剛開始會形成兩個亞種,這個階段它們還屬於同一個物種,可以交配產生可育的後代。


如果繼續下去兩個亞種最終的發展方向,可能就變成了兩個物種,這個時候親緣關係即使很近,即使在某些特殊的環境下還可以交配,但是一般很難產生後代或者後代不可育。生殖隔離的存在一般可以分為多種,不同物種間的求偶或者交配行為不同,舉一個簡單例子:如果一隻鳥以它的方式向另外一個物種的鳥求偶,但是這種行為在對方眼裡更像是挑釁而非是求偶,那結果可想而知。還比如對於一些開花植物,兩個物種的花期都不相同,根本就沒有交配的可能性。


還有一些親緣關係較近的物種,即使可以在人類的強行干預下交配,但是配子結合後形成的胚胎無法發育。再更進一步像老虎和獅子間交配產生了後代獅虎獸或者虎獅獸,但是它們的後代不可育,這也是生殖隔離的一種,馬和驢之間的雜交是相同的道理。

而人類更是如此了,目前在人屬下只有智人這一個物種了,現代人類就是智人的直系後代。大約1500萬年森林古猿中人類的祖先和現代類人猿(黑猩猩、大猩猩等)的祖先就已經開始分道揚鑣了,一直髮展到現在在這個過程中人類也誕生了很多的“堂兄弟姐妹”,例如尼安德特人、直立人、梭羅人、魯道夫人、匠人等,但是在發展的過程中其他人種都相繼滅絕,在人屬下只剩智人這一個物種。



雖然我們和大猩猩的基因相似度可以達到98%,但既然是不同的物種就存在生殖隔離,我們和香蕉還有50%的基因相似度哪!這種狀況也說明了地球上的生物的確是進化而來,同根同源。



科學黑洞


人類和其它物種生殖隔離的造成,關鍵還是進化的結果。在遠古時期,人類的祖先曾經和黑猩猩雜交過一段時間,基因進行交融。所以即便到目前為止,人類和黑猩猩的還擁有很多共同的基因。但由於上千萬年來,人類逐漸獨立而不在和黑猩猩基因交流,所以人類的基因數目和形態,和黑猩猩的已經發生了很大變化。這樣直接導致了黑猩猩和人類的外在性狀,以及內在的很多生命調控通路,蛋白結構差異很大,造成人類和它們的生殖細胞不能夠相互授精。也就是說,即便把人類的精子和黑猩猩的卵子放到一起,而這也無法授精,因為相互之間差異太大,表面蛋白無法相互識別,造成授精失敗。當然 即便強行進行卵子和精子融合,那麼由於它們染色體數目和形態,以及基因位置的差異,也會造成“受精卵”無法存活。

人類和近親黑猩猩尚且如此,那麼和其它動物更是如此。人類和其它物種的基因不僅數量讓完全不一樣,就連DNA上的基因都完全無法配對,所以這樣的生殖細胞相互結合 根本無法存活。另外,人類的生殖細胞也無法和其它動物的生殖細胞相互如何授精。因為授精的過程是一個精密調控相互識別的過程,卵子會識別精子,這其中就是通過精子細胞膜表面的特殊受體實現的。假如精子根本就不表達卵子所識別的受體,那麼卵子根本就不可能讓受精卵進入授精。所以,人類和其它物種是存在嚴重生殖隔離的。當然不止人類,其它物種之間也是。

一個物種之所以叫做物種,就是因為它們和其它物種之間的基因是比較獨立的,相互之間差異很大,無法進行融合交流。假如兩個物種不存在生殖隔離,那麼它們應該屬於同一個物種而不是兩個了。





小李說事情


人類生殖隔離,是大自然怕你太齷齪,把齷齪的思想放在可愛的動物身上。

到時候跟龍生九子一樣處處留情,弄出什麼人馬,兔女郎,貓女,狼人,獸人,鳥人,美人魚,人首蛇身女媧,等等,稀奇古怪的物種。

人類太風流了,白蛇傳裡能睡蛇,聊齋裡能睡鬼和各種動物植物精怪,雖然都是文學作品,但文學本就產於人類自身想法。正是有這些想入非非的想法,才會敷衍出這些文學作品。

人類本就是地球霸主,沒有任何動物可以抗衡人類,如果沒有生殖隔離,人類用自身基因改造整個動物界,各種混血半人生物都會誕生,那世界會亂套的。


不跳梁的小丑


人類和其他動物發生過混血嗎?為什麼人類會有“生殖隔離”?應該所有人都知道,我們現代人類的進化始於森林古猿,而最早的人類南方古猿亞科,則成為了最早開始直立行走的靈長類動物。在靈長類這個漫長的進化過程中,人類按時間的先後順序,分別經歷了猿人類、原始人類、智人類,以及現代人類四個階段。

事實上,黑猩猩與人類的基因相似度高達98%以上,我們同為靈長目人科動物,但我們卻已經走向了完全不同的進化之路。在動物世界裡,有不少動物都可以在雜交之後產生新一代後代,比如狼和狗。但是,對於人類而言,即便是基因與我們如此相似的黑猩猩,也無法一起繁衍後代。那麼,這樣的現象和生殖隔離存在著怎樣的關聯,為什麼人類會有“生殖隔離”?

首先,我們需要明白所謂的生殖隔離,指的是那些具有親緣關係的類群,無法在自然條件交配、交配後不能孕育後代,又或是繁育出的後代不具有可育性。對於所有真核生物來說,不管他們在形態上存在著怎樣巨大的差異,是否存在生殖隔離,才是兩個不同群體能否再次分化為不同物種的關鍵之所在。

就生殖隔離本身的機制而言也較為複雜,並且,還會在群體的遺傳或形態上有所表現。雖然,特徵的存在和生殖隔離本身並沒有太大關聯,但卻可以成為科學家們區分種群的依據之一。那些具有親緣關係的類群,不管是無法進行雜交、雜交後不育,還是雜交的後代具有不育性,其實都是因為生殖隔離的原因所導致。

而人類的生殖隔離,自然也並不是發生在不同膚色或不同種族的人類之間,而是諸如人類和黑猩猩之間的生殖隔離現象。首先,我們可以從染色體數目這個角度來進行了解,黑猩猩的染色體有24對,而我們人類的染色體數量則是23對。早前,在人類和黑猩猩染色體數量不同這個基本事實下,生物科學家們分為了兩個截然不同的觀點。

其中一個觀點認為是人類的祖先丟失了一對染色體,而另一種觀點則認為是黑猩猩的祖先們在進化的過程中,又增加了一對我們不曾擁有過的染色體。然而,結果卻證明了這兩種觀點都不正確,因為,人類的祖先不僅沒有丟失任何一對染色體,而且還將兩者共同祖先的兩對染色體最終合二為一。

很多人都知道,騾子是馬和驢雜交後得到的後代。雖然,這也是兩種具有不同染色體數量的物種,並且,它們也的確繁育出了自己的下一代。然而,這些被生出來的騾子卻並不具備生殖能力,這也是染色體不對等在繁衍後存在缺陷的最直觀體現。所以,人類與黑猩猩之間存在生殖隔離本身也不足為奇。

那麼,人類到底有沒有和其他動物發生過混血?這個問題的答案是肯定的,但卻與黑猩猩之類的動物沒有一點關係。這個和人類發生過混血的物種是人類早已滅絕的近親,他們也是人類,但並不是智人(我們的祖先是智人),而這一點在我們的基因組中留下了不可磨滅的痕跡。只不過,當時和人類(除了非洲桑人以外)發生混血的尼安德特人,早在數萬年前就已滅絕,科學家們也是通過化石中的DNA得到確認。


悟空科學


生殖隔離是自然界非常常見的現象。現代人類不論民族和膚色,都不存在生殖隔離,但是人類與其他物種之間存在不可逾越人鴻溝,存在生殖隔離。生殖隔離保證了人類物種的純正性,因為當人與動物都能產生後代時,之間就不會有那麼明顯的分界線了。

所謂生殖隔離,指的是不同物種之間不能交配生育下一代,或者生育的下一代無法存活,又或者生育的下一代不具備生育能力的情況。咱們舉個例子,果蠅的生殖隔離實驗描述了生殖隔離產生的原因。將同一物種的果蠅分成了兩組,一組只餵食澱粉食物,另外一組只食用麥芽糖食物,經過多代繁殖後,即便將兩組果蠅混合在一起,它們之間也無法交配,無法生育下一代。

在所有的動物中,與人類親緣關係最近的就是黑猩猩了,600萬年前還有著共同的祖先,在幾百萬年的時間中走了不同的進化道路。人類有23對染色體,而黑猩猩有24對染色體,因此人與黑猩猩之間存在生殖隔離,無法共同孕育後代。於是,人類群體與黑猩猩群體不能交流基因,最終的結果是:人與黑猩猩各自保有不同的基因庫。

生殖隔離的最大好處是阻斷物種之間的基因交流,從而保證種群的穩定性,這樣才能保證人就是人、大象就是大象、老鼠就是老鼠。如果不同物種之間不存在生殖隔離,大街上就到處都是四不像了,這樣的結果難以想象。

人與其他人種之間可能不存在生殖隔離,儘管他們早就已經滅絕了。基因檢測結果顯示,現代人類的基因中,有一部分來自尼安德特人和丹尼索瓦人。這就說明在過去的某個時間,古代的人類,尤其是生活在不同地區的古代人群,雖然樣貌有所差異、雖然彼此操著一口對方聽不懂的鳥語,他們見了面不能不僅僅只是打打殺殺,還有彼此的融合。

此外,生殖隔離是物種形成的基本因素,如果人類與其他物種之間不存在生殖隔離,那麼人類就不能稱為一個物種了。在這裡回答一下題主的問題,並不是所謂的“人類會有‘生殖隔離’”,而是有了“生殖隔離”,人類才能稱自己為人類。


瘋狂知識點


生殖隔離保證了各個物種之間基因的相對獨立性,使得各個物種不會相互同化,這樣才能夠實現物種的多樣性,使得地球的基因庫豐富多彩。


人類和其它物種生殖隔離的造成,關鍵還是進化的結果。在遠古時期,人類的祖先曾經和黑猩猩雜交過一段時間,基因進行交融。所以即便到目前為止,人類和黑猩猩的還擁有很多共同的基因。但由於上千萬年來,人類逐漸獨立而不在和黑猩猩基因交流,所以人類的基因數目和形態,和黑猩猩的已經發生了很大變化。這樣直接導致了黑猩猩和人類的外在性狀,以及內在的很多生命調控通路,蛋白結構差異很大,造成人類和它們的生殖細胞不能夠相互授精。也就是說,即便把人類的精子和黑猩猩的卵子放到一起,而這也無法授精,因為相互之間差異太大,表面蛋白無法相互識別,造成授精失敗。當然 即便強行進行卵子和精子融合,那麼由於它們染色體數目和形態,以及基因位置的差異,也會造成“受精卵”無法存活。

人類和近親黑猩猩尚且如此,那麼和其它動物更是如此。人類和其它物種的基因不僅數量讓完全不一樣,就連DNA上的基因都完全無法配對,所以這樣的生殖細胞相互結合 根本無法存活。另外,人類的生殖細胞也無法和其它動物的生殖細胞相互如何授精。因為授精的過程是一個精密調控相互識別的過程,卵子會識別精子,這其中就是通過精子細胞膜表面的特殊受體實現的。假如精子根本就不表達卵子所識別的受體,那麼卵子根本就不可能讓受精卵進入授精。所以,人類和其它物種是存在嚴重生殖隔離的。當然不止人類,其它物種之間也是。

一個物種之所以叫做物種,就是因為它們和其它物種之間的基因是比較獨立的,相互之間差異很大,無法進行融合交流。假如兩個物種不存在生殖隔離,那麼它們應該屬於同一個物種而不是兩個了。


科學探秘頻道


從遺傳學角度看,現在存在地球上的人類是沒有“生殖隔離”的,不管是黑人還是白人或黃皮色人,這些僅是外表膚色不同和外形長相存在一些差別,但體細胞的染色體數及每個染色體長短及其功能都是一致,這是同屬於一個物種的重要依據。不管是動物之間還是植物之間,只要不是同屬一個物種就會存在“生殖隔離”,“生殖隔離”的遺傳學表現就是染色體數及每個染色體的長短甚至功能都不匹配,導致生殖細胞在減數分裂時無法產生正常的精子卵子。


分享到:


相關文章: