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生殖隔离是什么原理?

2020-07-20 23:25阅读(62)

生殖隔离是什么原理?:目前在世界上主要存在三大人种,分别是白种人、黄种人和黑种人,但是无论是白种人,还是黄种人,又或者是黑种人,他们都来自于同:-生殖隔

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目前在世界上主要存在三大人种,分别是白种人、黄种人和黑种人,但是无论是白种人,还是黄种人,又或者是黑种人,他们都来自于同一个人种--智人,智人是人类在500万年长时间进化过程中唯一幸存下来的人种,其实在人类进化史上至少产生过六个人种,分别是智人、尼安德特人、海德堡人(60~10万年前)、佛罗勒斯人(9~3万年前)、丹尼索瓦人(16~3万年前)、吕宋人(7~5万年前),可是最后只剩下智人一个人种,这是为什么呢?




人类历史上存在的不同人种



那是因为智人拥有更高的智商、更好的石器工具和更多的数量,在10万年前,智人想冲出非洲走向世界,可是第一次被尼安德特人给阻挡了回来,因为尼安德特人生活在欧洲,而欧洲是非洲走向世界的必经之路,直到第二次之后智人才冲破尼安德特人的阻拦开始从非洲向世界各地迁徙,随着智人的到来,其他人种要么自己灭亡要么被智人武力解决了,最终只剩下智人一个人种,而智人在向世界各地迁徙过程中,由于环境和生活习性的原因,在人种内部产生了进化差异,其中最明显的外形差异,这些外形差异就包括肤色差异,经过亿万年的地域隔离,如今形成了三大肤色人种:白种人、黄种人和黑种人,这三大人种各自分布在不同的地区生活,比如黄种人主要分布在亚洲和美洲、白种人主要分布在欧洲、黑种人主要分布在非洲,按理说长时间的地域隔离,他们之间会产生生殖隔离,可是并没有产生,可是为什么呢?


世界三大人种黄色人种、白色人种和黑色人种



首先我们先来了解一下什么是生殖隔离,所谓生殖隔离就是不同物种之间产生亲密行为,但是无法繁衍出后代的一个自然隔离保护机制,比如马和驴繁衍的后代骡子是没有繁殖能力的,老虎和狮子繁衍的后代狮虎兽也没有繁殖能力,这就是生殖隔离,生殖隔离对于维护物种多样性和稳定性,促进物种往良性方向发展具有重要意义,可是目前从智人分化出来的世界三大人种白种人、黄种人和黑种人却不存在生殖隔离,也就是白种人可以与黄种人繁衍出后代,而且后代也可以正常繁衍,同样黑种人与白种人或黄种人也可以正常繁衍出后代,造成这样的原因是因为这三大人种之间的基因差异非常小。




白种人和黑种人



虽然白种人、黄种人和黑种人表面上看上去是三大不同人种,但是从基因角度来看,它们依然属于同一个人种,也就是智人,这三大人种都是从智人分化出来的,然后迁徙到不同的地区生活,在几万年的时间里面它们的基因产生的差异很小,几乎可以忽略不计,而物种与物种产生生殖隔离的根本原因就在于基因差异很大,比如马的基因和驴的基因是完全两种不同的基因,狮子的基因和老虎的基因也存在很大差异,它们共同的祖先已经找不到,应该存在很长一段时间,在此期间这些动物还与其他生物进行交流,从而基因产生的差异越来越大,最终大到无法进行基因交流。




生殖隔离是因为基因不交流导致的



人类白种人、黄种人和黑种人之间就不一样,在几万年前它们有一个共同的祖先智人,在几万年时间里面他们被改变的仅仅是体型、外貌和肤色,而基因几乎没有大的改变,所以至今依然不存在生殖隔离,还有人类是一种高级智慧生物,在几万年的时间进化中其实根本没有中断过交流,因为世界三大人种生活的大陆都是连接在一起的,后来随着人类文明的建立,人类之间的交流越来越频繁,人口流动性也从没有停止,所以本质上人类之间并没有发生地域隔离,如今随着交通工具越来越发达,三大人种的交流甚至已经消除了地域隔离,重新慢慢形成在同一个地域里面生活,所以基因交流几乎每时每刻都进行,不再可能发生生殖隔离。




混血儿童



总结一下:白种人、黄种人、黑种人之间相互之间可以繁衍出正常的后代,不存在生殖隔离,是因为他们在几万年前存在一个共同祖先智人,而在这几万年时间里面,三大人种之间的基因交流从来没有中断过,所以三大人种的基因还各自认识对方的基因,判断一种物种是否存在生殖隔离,最重要是分析这两种物种基因是否存在很大差异,人类与人类之间基因差异很小,而人类与其他动物基因差异很大,所以人类与其他生物几乎都存在生殖隔离,这就很好的保护人类这种高级智慧生物的繁衍和稳定。

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生殖隔离是指由于各种原因,使得亲缘关系较近的个体之间,无法繁衍后代,即使能够生育出健康的后代,该后代也不具有生育功能,比如:马和驴能够生出骡子,但骡子不能继续繁殖后代。

生殖隔离的形成一般伴随着地理隔离。以人类与黑猩猩为例,大约在1000万年前,人类和大猩猩还是一家人,但由于非洲大裂谷逐渐形成,使得生活在非洲大裂谷东侧的类人猿和生活在西侧的类人猿无法跨越大裂谷进行基因交流。

在之后,生活在非洲大峡谷两侧的类人猿在演化过程中会积累不同的基因,尤其是中性基因,因为中性基因不受自然选择,能够在生物体内被保留的概率是50%,这使得生物在演化时具有极强的随机性。

在几百万年的演化之中,生活在非洲大裂谷两侧的类人猿各自积累了大量不同基因,正是因为这些基因使得原本是一家人的类人猿,演化成了今天的人类祖先和黑猩猩祖先。

而现在黄种人、白种人以及黑种人之间之所以没有形成生殖隔离,其实是因为人类有一个共同的祖先,并且人类的分家时间较晚,还没有形成生殖隔离。

人类的祖先

虽然很多国家的人对非洲黑人有歧视,但你知道吗,非洲才是我们人类起源的地方。

在始新世之前,原本地球上有许多灵长类生物,但由于始新世极热事件,使得除非洲之外的灵长类动物灭绝殆尽,只有非洲的灵长类躲过了这次灭绝危机。

幸存下来的灵长类动物,在非洲大裂谷的东侧逐渐演化成了脑容量较大的“人类”,其中有一些人类在智人之前就走出了非洲,比如:北京猿人、佛罗勒斯人、蓝田人等。

它们比智人早一步到达世界各地,但是在演化的过程中因为各种原因灭绝了,没有留下任何后代。

而智人大约在6.5万年前,随着结冰的海洋走出非洲,陆续到达世界各地。智人在走出非洲时,遇到了曾经还没灭绝的其他人种,比如:尼安德特人,当时的尼安德特人虽然与智人之间有生殖隔离,但生殖隔离并不是黑白分明的分界线,而是有灰色地带,其中一些智人与尼安德特人发生了基因交流,使得一部分尼安德特人基因留在了我们体内。科学家发现,人体内有2%-4%尼安德特人的后代。

除此之外,人类还有小部分其他人种的基因,但主要的基因仍旧是智人基因。

目前地球上大多数人都是这一些走出非洲的智人后代,还有一些智人在当时没有走出非洲,他们留在非洲继续生存,这就是非洲人。

而走出非洲的人,在世界各地留下了后代,这些后代在几万年的演化中,逐渐演化出了特有的身体特征,比如:肤色、发色、瞳孔颜色等。

由于人类拥有同一批祖先,并且分家时间仅仅过去了6.5万年,并且在这6.5万年中人类时不时地会通过战争、移民等方式进行基因交流,所以目前地球上所有人之间都没有生殖隔离。

未来人类会形成生殖隔离吗?

虽然生物演化的历史足够长,即使具有亲缘关系的后代也可能演化出生殖隔离,但这个规律并不适合人类,因为人类的交通实在是太发达了。

在进入21世纪后,飞机、高铁、轮船等交通工具把整个地球连接在了一起,使得两人即使远隔万里,也能在几小时之内就见到对方。

在这种趋势下,不同人种之间的基因交流日益密切,人类的基因交流频次越高,产生生殖隔离的概率就越小,甚至会因为人类基因交流过于密切而导致人类基因趋同,或许在未来即使是生活在不同国家的人,体表特征都非常相似,以至于我们无法从肤色或者其他特征直接判断出他们的种族。

总结

地理隔离以及生态隔离是产生生殖隔离的主要因素之一,但由于人类在演化时拥有了便利的交通工具,使得生活在不同地区的人类都可以突破地理隔离以及生态隔离,产生基因交流。因此人类之间不仅没有诞生生殖隔离,反而在未来有可能因基因交流过密,而导致生活在不同地区的人类,拥有较为相似的特征。

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物种之间交配不育,狭义上被称作生殖隔离。广义上生殖隔离包括机械隔离,行为隔离,季节隔离,配子隔离。通俗了说就是有的大家不在一起住,有的交配方式不一样,有的交配的理季节不一样,有的对对方不感兴趣。偶尔有一些物种交配后,因为内在作用,精子不能存活,也不会生育,有的生育了,但是后代没有生育能力,这种基因不能传递下去,构成了物种间的生殖隔离。

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一、首先先说说生殖隔离的定义。我们谈到生殖隔离,第一个映入脑海的就是骡子,其实这只是生殖隔离现象中的一种情况。

通俗讲,生殖隔离主要有两种情况,一种情况是指由于某些原因,使亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配;另一种情况是他们能交配也,但不能产生后代或者不能产生可育性后代,骡子就是这种情况。



二、产生生殖隔离的原理有哪里?

  1. 地理隔离,比如地球板块运动使同一种生物分割两个大陆,随着时间变化,生物间不能发生基因交流的现象。
  2. 生态隔离,由于食性、生活习性和栖栖地点的不同,使几个亲缘关系接近的类群之间交配不易成功的隔离机制。
  3. 季节隔离,由于动物的发情期、交配期不同,阻止了基因的交流,比如一个春天交配,一个秋天交配,永远都对不上号。
  4. 杂交不活、杂交不育,杂交破落,这几种情况就是说两个物种形成受精卵,但受精卵无法存活,发育为个体或者生出后代,但无法再生育或者形成新个体无法正常生长,总之没有可稳定遗传的后代。



三、说说生殖隔离的意义,因为这关系到人类的发展。

如果没有生殖隔离,人类与动物可以交配,那么人类将不再存在,地球变为一种生物,它抵御自然灾害的能力非常弱,很可能就灭绝。

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为什么人类会有“生殖隔离”?生殖隔离是什么原理?

生殖隔离是什么原理?地球上的所有生物,包括我们人类,都逃不过生殖隔离的3个必然结果:杂种不育、杂种衰败和杂种不活。

但大家要清楚不管是什么肤色和民族,现代人都是智人的后代,包括非洲人也不例外。所以,不管你选择跟哪个国家的人组建家庭,都不存在生殖隔离问题,你们繁育出的后代大概率都不存在明显的基因缺陷问题。

当然,在现实生活中,很少有人会提起生殖隔离这个词,难免不少人并不知道是什么意思。但是,我相信大家一定听说过狮虎兽(雄虎与母狮子)和虎狮兽(雄狮和母老虎),而由母马和公驴交配生出来的骡子,则更广泛的被不少农民用来运输东西。其实,这些人类专门培育出来的杂交后代,就是生殖隔离的事实依据。

这些杂交种后代一般都不具备生殖能力,也就无法繁育自己的后代新个体,有的甚至还没来得及来到这个世上就死了,又或是出生之后还没发育到性成熟就失去了生命。所以,不管杂交种后代是这三种情况种的哪一种,它们都不能被称为拥有自己名字的新物种。

通常情况下,科学家们一般将繁殖隔离机制分为两个大的类别,它们分别是受精之后的生殖隔离,以及发生在受精之前的生殖隔离,前者涵盖了生理隔离、行为隔离、地理隔离、生态隔离、形态隔离和季节隔离,而后者则主要覆盖了杂种衰败(能繁育的F1所产生的回交或F2后代因为不具备基本的适应能力而无法存活)、杂种不育(发育到成熟之后的F1杂种不具备繁殖后代的能力)和杂种不活(合子死亡、胚胎死亡、幼体死亡)这三种。

当然,我们人类也跟其他动物一样,存在所谓的生殖隔离现象,人类和其他动物也同样无法繁育出具备繁殖能力的后代新个体,并且,这样的行为本身就违背伦理道德。生殖隔离从本质上来说就是生理隔离,不同于外因导致的地理隔离,生殖隔离相当于是遗传隔离导致的内因,这一点无法通过跨越地理位置来解决。

比如,刚刚提到的狮虎兽和虎狮兽,它们就是原本水火不容的两个物种,老虎一般是独来独往、主要自然栖息地是在亚洲,而狮子则喜欢群体活动、目前有一部分亚种生活在印度。简单来说,它们生活的环境基本不可能存在交际,又各自都是凶猛的暴脾气,所以,在野外环境中遇上的它们并不可能有交配行为。

之所以这个世界上会有狮虎兽和虎狮兽的存在,主要是因为人类导致它们经常在相同的空间中接触,就好比在动物园里呆久了的狮子和老虎,远远比野外相同物种的动物更加温顺,即便它们的交配概率并不高,而受孕机会也大约只有2%左右,但的确也有这样的杂交后代出生过,体重大概可以达到400千克左右。

截至目前,存活时间最久的一只狮虎兽在地球上生活了大约20年的时间。之所以没有将它们当作一个新的物种,则是因为生殖隔离同样导致了这些后代并没有连续繁殖出新的后代个体。之所以认为杂交一些动物后代,除了一部分是用于研究之外,另一部分主要也是为了更好的为人类服务。

正如挽力大且持久的骡子,不仅寿命比驴和马都长,而且大多也没有生殖能力。相信不少人都见过骡子帮农民伯伯们拉东西的场景,它们对吃的食物的要求不像马儿那么高,吃的也比马要少很多,所以成为了干农活时用得上的很不错的帮手。事实上,远缘杂交的根本目的,就是想要通过将物种之间存在的生殖隔离现象打破,然后得到更好基因重组的优良物种,人类也的确是通过这样的方式得到了许多新类型的植物。

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一般生殖隔离的产生条件是地域隔离 生殖隔离形成是不能产生可育后代 是形成新物种的必要条件 就比如驴和马虽然可以交配产生骡子 但是骡子不可育 故驴和马也存在生殖隔离

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  生殖隔离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或不能产生可育性后代的隔离机制,若隔离发生在受精以前,就称为受精前的生殖隔离。

  生殖隔离大致相当于从前所说的生理隔离,与地理隔离既有联系,也有区别。地理隔离由外因引起,而生殖隔离一般是在具有遗传差异(内因)的基础上才有可能(遗传隔离)。同一地点的种、亚种的隔离完全是生殖隔离,但不同地点的种、亚种在许多情况下,似乎也会很快发生这种作用。关于生殖隔离,许多人进行过讨论。斯特宾斯(G.L.Stebbins,1966)作了如下的分类:(1)合子形成前的机制。(i)生态隔离:虽在同一地域,但生态地位不同。(ii)季节隔离:开花期有分离。(iii)行为性隔离(ethological isola-tion):雌雄的性习性不同。(iv)机械隔离:基于生殖器官构造的差异。(v)配子不亲和现象(gameteincompatibility):一方的配子体在另一方的生殖器官内死亡。(2)合子形成后的机制。(i)杂种死灭或弱势(hybrid inviability,hybrid weakness)。(ii)杂种不育。(iii)杂种衰败(hybrid break-down):F2以后死灭或弱势。在自然界中这些因子是重复地起着隔离作用的。

  生殖隔离大致相当于从前所说的生理隔离,与地理隔离既有联系,也有区别。地理隔离由外因引起,而生殖隔离一般是在具有遗传差异(内因)的基础上才有可能(遗传隔离)。同一地点的种、亚种的隔离完全是生殖隔离,但不同地点的种、亚种在许多情况下,似乎也会很快发生这种作用。关于生殖隔离,许多人进行过讨论。斯特宾斯(G.L.Stebbins,1966)作了如下的分类:(1)合子形成前的机制。(i)生态隔离:虽在同一地域,但生态地位不同。(ii)季节隔离:开花期有分离。(iii)行为性隔离(ethological isola-tion):雌雄的性习性不同。(iv)机械隔离:基于生殖器官构造的差异。(v)配子不亲和现象(gameteincompatibility):一方的配子体在另一方的生殖器官内死亡。(2)合子形成后的机制。(i)杂种死灭或弱势(hybrid inviability,hybrid weakness)。(ii)杂种不育。(iii)杂种衰败(hybrid break-down):F2以后死灭或弱势。在自然界中这些因子是重复地起着隔离作用的。




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所谓隔离就是不同物种不能生育后代呗,这个主要和基因有关的。

1,本是同根生

用进化论的观点,地球上所有生物都来自单细胞生物。我们和各种动物,植物,甚至水果,都有基因相似度了。比如我们和猫基因有90%左右相似,奶牛有80%左右相似,甚至香蕉,也有50%相似的。


2,相互有隔离

(1)先说生育

比如你自己是父母生的。父母各贡献一半基因。然后你生育后代时,你再贡献一半基因。这样周而复始,保证你的基因是完整的。


(2)染色体个数

比如染色体个数,人是46,牛是 60 ,马是 64,驴是62,猪 是38,狗是 78等等。假设让他们相互生育,染色体对不上,就不完整。怎么有后代,而骡子是个特例。

(3)骡子的特例

骡子是马和驴生的,生育的时的染色体数目,马出32条,驴出31条,最后骡子有63条。那骡子要生育后代,贡献31.5条?这是不可能的。所以骡子没法生育了。

3,隔离优缺点

(1)隔离的优点

首先是物种的稳定。比如我们和猫基因那么接近,要是没隔离,那生育的后代是个啥?这样能把进化的优势,特长不断遗传下去。

(2)隔离的缺点

物种的灭绝,由于只能同物种生育,假如个体太少,或受到自然灾害。一个物种很可能灭绝,还不能恢复。


总的来说,隔离后优点,缺点都能代代传递。最后的本质,还是在基因,染色体上面。

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简单地说,生殖隔离的原理就是基因库的差异性导致不同个体没法进行基因交流。

但是扩展开来的话就很复杂,为什么动物会产生生殖隔离呢?以及生殖隔离作用是什么呢?

其实说到底还是基因在作祟。


一般情况下生殖隔离的前提是地理隔离,当同一个物种被地理隔开后,随着时间的推移,两个不同地区的种群,为了适应当地的环境,会把相对优势的基因保留下来。

在这里要说明的是:每个基因都有几种不同的形式,这个称为等位基因(例如血型A、B、O和AB的等位基因),这是生殖隔离的前提,也是物种演化的前提。

在某些环境中有利的基因在另一些环境中是有害的。等位基因的不同表现形式在人类身上也很明显。

比如深色皮肤的人就适合在热带生存,因为可以有效阻止紫外线对皮肤的伤害,但是在北欧地区浅色皮肤变得有优势,因为阳光稀少,这样有利于维生素D的生成。

在生物中有一种被称为协调性交配的名词,意思是生物更倾向于选择和自己相似的对象交配,比如高个子女性倾向于嫁给高个子男性,这就会导致基因库的差异被不断放大。

当地理隔离导致基因库出现差异后,很可能就会出现生殖隔离,甚至不需要等染色体对数都不同的时候。

这样的例子非常多,比如鸟类只要一组基因导致它们的叫声不同,就会彼此嫌弃对方而产生生殖隔离,这种是行为性隔离;在植物中就更明显了,不同环境下的植物,基因会改变植物的花期,即使两个物种可以人工交配,它们在自然情况下也不可能出现交配,这种是季节性隔离。

生殖隔离是物种演化的一个因素和物种形成的必要条件。如果地球上的生物不会表现出生殖隔离,那么就不可能出现物种的多样性。甚至是不可能存在物种,毕竟不可能存在一个生物能够适应地球的所有环境。

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生殖隔离大致相当于从前所说的生理隔离,与地理隔离既有联系,也有区别。地理隔离由外因引起,而生殖隔离一般是在具有遗传差异(内因)的基础上才有可能(遗传隔离)。同一地点的种、亚种的隔离完全是生殖隔离,但不同地点的种、亚种在许多情况下,似乎也会很快发生这种作用。关于生殖隔离,许多人进行过讨论。斯特宾斯(G.L.Stebbins,1966)作了如下的分类:(1)合子形成前的机制。(i)生态隔离:虽在同一地域,但生态地位不同。(ii)季节隔离:开花期有分离。(iii)行为性隔离(ethological isola-tion):雌雄的性习性不同。(iv)机械隔离:基于生殖器官构造的差异。(v)配子不亲和现象(gameteincompatibility):一方的配子体在另一方的生殖器官内死亡。(2)合子形成后的机制。(i)杂种死灭或弱势(hybrid inviability,hybrid weakness)。(ii)杂种不育。(iii)杂种衰败(hybrid break-down):F2以后死灭或弱势。在自然界中这些因子是重复地起着隔离作用的。