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为什么人类会有“生殖隔离”?

2020-08-02 18:31阅读(74)

为什么人类会有“生殖隔离”?:不同物种生殖隔离的存在是特别有意义的事情,不然整个生物界就乱套了。生殖隔离不仅仅是人类和其他物种特有的,而是所有物种之间:

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不同物种生殖隔离的存在是特别有意义的事情,不然整个生物界就乱套了。生殖隔离不仅仅是人类和其他物种特有的,而是所有物种之间都存在生殖隔离,这是新物种诞生的标志。

人类已知目前地球上有大约200万个物种,只要是不同的物种就存在生殖隔离。一个种群因为地理上的隔离,导致几十万年都不曾相遇,被分隔开来的两个种群间无法进行基因交流。随着漫长时间的发展,两个种群个体的基因发生突变或者变异,最终积累下被自然环境所选择,长久以往就有了各自不同的形状。刚开始会形成两个亚种,这个阶段它们还属于同一个物种,可以交配产生可育的后代。


如果继续下去两个亚种最终的发展方向,可能就变成了两个物种,这个时候亲缘关系即使很近,即使在某些特殊的环境下还可以交配,但是一般很难产生后代或者后代不可育。生殖隔离的存在一般可以分为多种,不同物种间的求偶或者交配行为不同,举一个简单例子:如果一只鸟以它的方式向另外一个物种的鸟求偶,但是这种行为在对方眼里更像是挑衅而非是求偶,那结果可想而知。还比如对于一些开花植物,两个物种的花期都不相同,根本就没有交配的可能性。


还有一些亲缘关系较近的物种,即使可以在人类的强行干预下交配,但是配子结合后形成的胚胎无法发育。再更进一步像老虎和狮子间交配产生了后代狮虎兽或者虎狮兽,但是它们的后代不可育,这也是生殖隔离的一种,马和驴之间的杂交是相同的道理。

而人类更是如此了,目前在人属下只有智人这一个物种了,现代人类就是智人的直系后代。大约1500万年森林古猿中人类的祖先和现代类人猿(黑猩猩、大猩猩等)的祖先就已经开始分道扬镳了,一直发展到现在在这个过程中人类也诞生了很多的“堂兄弟姐妹”,例如尼安德特人、直立人、梭罗人、鲁道夫人、匠人等,但是在发展的过程中其他人种都相继灭绝,在人属下只剩智人这一个物种。

虽然我们和大猩猩的基因相似度可以达到98%,但既然是不同的物种就存在生殖隔离,我们和香蕉还有50%的基因相似度哪!这种状况也说明了地球上的生物的确是进化而来,同根同源。


文/科学黑洞,图片来源网络侵删。

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先说说什么是生殖隔离,生殖隔离说白了就是不能交配,或者不能生孩子,或者能生孩子,但这个孩子无法再生孩子,这三种情况都算生殖隔离。

例如狗和猪就不能交配,所以狗和猪存在生殖隔离,然后水牛和黄牛都是牛,它们理论上可以交配,但却没办法繁育后代,所以水牛和黄牛也存在生殖隔离。

最后马和驴既能交配也能生育,但它们生育的骡子没有生育能力,所以马和驴也有生殖隔离。

那么人有没有生殖隔离,答案是没有,今天的人类虽然分为黑种人,黄种人,白种人,但这种划分是基于外表的,从基因的角度上来说,三大人种同属于智人的后代,我们都拥有同一个祖先。

所以即便三大人种的外表差异性很大,但依然可以互相通婚繁衍后代,否则地球上就不会有那么多混血儿了,这些混血儿就是人类没有生殖隔离的铁证。

最后从进化学的角度上来看,地球上的所有物种,实际上都是一个生命分化而来的,这种分化的影响因素有很多,比如地理因素,时间因素,环境因素等等。

比如人类和黑猩猩是拥有同一个祖先的,但由于各种因素的影响,导致人类和黑猩猩的基因差异性越来越大,当基因的差异性到达一个临界点的时候,所谓的生殖隔离就出现了,而生殖隔离的出现,也就意味着一个全新的物种诞生了.......

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人类和其他动物发生过混血吗?为什么人类会有“生殖隔离”?应该所有人都知道,我们现代人类的进化始于森林古猿,而最早的人类南方古猿亚科,则成为了最早开始直立行走的灵长类动物。在灵长类这个漫长的进化过程中,人类按时间的先后顺序,分别经历了猿人类、原始人类、智人类,以及现代人类四个阶段。

事实上,黑猩猩与人类的基因相似度高达98%以上,我们同为灵长目人科动物,但我们却已经走向了完全不同的进化之路。在动物世界里,有不少动物都可以在杂交之后产生新一代后代,比如狼和狗。但是,对于人类而言,即便是基因与我们如此相似的黑猩猩,也无法一起繁衍后代。那么,这样的现象和生殖隔离存在着怎样的关联,为什么人类会有“生殖隔离”?

首先,我们需要明白所谓的生殖隔离,指的是那些具有亲缘关系的类群,无法在自然条件交配、交配后不能孕育后代,又或是繁育出的后代不具有可育性。对于所有真核生物来说,不管他们在形态上存在着怎样巨大的差异,是否存在生殖隔离,才是两个不同群体能否再次分化为不同物种的关键之所在。

就生殖隔离本身的机制而言也较为复杂,并且,还会在群体的遗传或形态上有所表现。虽然,特征的存在和生殖隔离本身并没有太大关联,但却可以成为科学家们区分种群的依据之一。那些具有亲缘关系的类群,不管是无法进行杂交、杂交后不育,还是杂交的后代具有不育性,其实都是因为生殖隔离的原因所导致。

而人类的生殖隔离,自然也并不是发生在不同肤色或不同种族的人类之间,而是诸如人类和黑猩猩之间的生殖隔离现象。首先,我们可以从染色体数目这个角度来进行了解,黑猩猩的染色体有24对,而我们人类的染色体数量则是23对。早前,在人类和黑猩猩染色体数量不同这个基本事实下,生物科学家们分为了两个截然不同的观点。

其中一个观点认为是人类的祖先丢失了一对染色体,而另一种观点则认为是黑猩猩的祖先们在进化的过程中,又增加了一对我们不曾拥有过的染色体。然而,结果却证明了这两种观点都不正确,因为,人类的祖先不仅没有丢失任何一对染色体,而且还将两者共同祖先的两对染色体最终合二为一。

很多人都知道,骡子是马和驴杂交后得到的后代。虽然,这也是两种具有不同染色体数量的物种,并且,它们也的确繁育出了自己的下一代。然而,这些被生出来的骡子却并不具备生殖能力,这也是染色体不对等在繁衍后存在缺陷的最直观体现。所以,人类与黑猩猩之间存在生殖隔离本身也不足为奇。

那么,人类到底有没有和其他动物发生过混血?这个问题的答案是肯定的,但却与黑猩猩之类的动物没有一点关系。这个和人类发生过混血的物种是人类早已灭绝的近亲,他们也是人类,但并不是智人(我们的祖先是智人),而这一点在我们的基因组中留下了不可磨灭的痕迹。只不过,当时和人类(除了非洲桑人以外)发生混血的尼安德特人,早在数万年前就已灭绝,科学家们也是通过化石中的DNA得到确认。

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生殖隔离是指每个物种的个体只能在物种内部交配繁殖,不能与其它物种交配产生可育后代,这样保证了物种基因库独立,是现代生物学物种的定义标准。人类与其它任何物种之间都是存在生殖隔离的,这个是毋庸置疑的,即使是与人类在进化上关系最亲密的黑猩猩,也存在不可逾越的障碍20世纪20年代,苏联曾尝试用雌性黑猩猩和人类精子进行人工授精,然而,这些实验都没有导致怀孕,后来在世界各地多个不同实验室都进行过类似的实验,但结果表明人类与黑猩猩之间是存在生殖隔离的。

生殖隔离有多种机制可以达到,如生态隔离,繁殖时间隔离,行为隔离,机械隔离,配子隔离,杂种不活,杂交不育和杂交衰弱。人类与其它物种(如黑猩猩)之间的生殖隔离属于配子隔离,在生理上,人类有可能与其他哺乳动物发生性行为,但是由于精子和卵子不相容会产生生殖隔离。众所周知,卵子和精子之间产生受精卵是产生后代所必需的。然而,由于基因上的不亲和性,精子不能使卵子受精,即使将人类精子和黑猩猩卵子放在一起,也不能形成有效的受精卵,确保只有同一物种的卵子和精子才能结合,在人类与其它物种之间形成杂交屏障。

人类和其他动物之间的染色体数目是不同的。基因分析表明,人类和黑猩猩的早期祖先之间可能有很长一段时间的杂交,直到大约600万年前才最终分化成人类和黑猩猩。但是今天,尽管人类和黑猩猩共享99%的蛋白质编码DNA序列,但这些DNA被包装成不同的染色体,人类的2号染色体实际上是两条类人猿染色体融合而成的。并且与黑猩猩染色体相比,在人类中其他9条染色体的基因序列是倒转的,这些在染色体上的差异足以使人类和黑猩猩之间产生生殖隔离

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生殖隔离并不仅存在人类中,现在地球上的所有生物中,只有同一科的生物,才能够繁衍后代,否则,全部存在生殖隔离,简单来讲,就是就算不同科的生物结合,也不可能产生后代。

人科这一科下,只有人类一种;而之上的目,却包括了猿类、猴类等。同属的,是无法产生后代的。

再举例,比如老虎和狮子就是同属同科,所以,可以产生后代的,虎狮兽或狮虎兽。马和驴,也是同样情况,产生骡子。

但这样同科产生的后代,却不再有生育能力。

按照生物的分类:域是生物分类法中最高的类别。 域、界、门、纲、目、科、属、种。同科的,能够产生后代,但往往后代无法再生育。

而同属同种的,则能够延续后代,生生不息。

这意味着:人类能够保证自己为人类,不会因杂交而变成其他物种。

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为什么人类会有“生殖隔离”?

其实并不是人类之间存在生殖隔离,全球N个人种之间并没有出现生殖隔离,所谓的人类生殖隔离指的是其他物种和人类之间,即使是和人类最接近的类人猿之间也有一条生殖隔离的鸿沟,但我们知道不是同一个属的马和驴,以及狮和虎之间都可以生殖,尽管后代可能无法生育,为什么人类即使和最接近的物种之间也会隔离呢?

生殖隔离的关键:染色体是怎么发现的

在大家印象中都是牛的黄牛和水牛,生殖隔离是非常彻底的,这是因为水牛的染色体是30对,黄牛的染色体是24对,两者之间在体型和基因层面都存在着巨大的差异,因此两者并不能繁殖成功!而且还有比较好事的相关专家将受精的黄牛和水牛胚胎人工培育,但受精卵分裂到8个细胞时即告失败。这表明尽管可以受精,但两者无法成功发育。

  • 染色体决定了两个物种间能否生殖,那么染色体是怎么发现的呢?
  • 染色体是真核生物(有细胞核的单细胞和多细胞生物总称)独有的特征,由双股螺旋的去氧核糖核酸和5种被称为组蛋白的蛋白质构成,是基因的主要载体!

    染色体是细胞内包含了深度遗传性质的压缩体,有点像电脑文件中的压缩包!染色体这个名词来自于印染行业,早先对细胞观察时为方便区分和标记,将细胞染上了颜色,但观测发现,细胞核中有一片颜色比较深的丝状物,特别容易被碱性染料染成深色,这就是染色体的来历。

    1879年德国生物学家华尔瑟·弗莱明将这种能被染色的丝状物正式命名为染色体,并且猜测其可能与遗传有关。

    1902年博韦里和萨顿指出,染色体在细胞分裂中的行为与孟德尔的遗传因子平行,两者在体细胞中成对称在,但在生殖细胞中则单独存在。成对的染色体在细胞减数分裂时进入不同的细胞中,不同对的染色体可以自由组合,因此博韦里和萨顿认为,染色体就是遗传因子的载体。

    1951年詹姆斯·沃森跟一同在卡文迪许实验室工作的克里克,两人使用X光衍射的数据构建了DNA模型,在1953年提出了DNA的双螺旋结构,这是二十世纪最伟大的发现之一。

    1980年后根据脱氧核糖核酸双链互补的原理,应用已知序列的DNA探针进行荧光原位杂交可以识别整条染色体、染色体的1个臂、1条带甚至一个基因,因此极大的提高了染色体识别的准确性,

    2000年6月26日人类基因组计划宣布完成人类基因序列框架图。总共的基因组有3-3.5万个。

    • 关于人类的染色体

    人类的染色体总共有23对,分成两种,一种是常染色体22对,另一种性染色体1对,在每个细胞中粗存在46个染色单体,当然还有数百个线粒体染色拷贝!

    基因突变与染色体

    物种的演化与发展中,基因并不是一成不变的,它存在两种演化方式:

  1. 遗传变异
  2. 自然选择

基因变异在生物体中是比较常见的,比如欧洲复制虾就是这个新近出现的特殊案例,假如这个突变更适合环境,那么这个特征就会保留下来,反之环境就能将其淘汰,这就是自然选择的来历!而在某次基因的变异中可能会增加染色体数量,那么当这个物种在某个独立环境中时间足够久时,那么它们将可能会与早期隔离的物种之间存在生殖隔离。地域隔离并不一定会导致生殖隔离,但会提供生殖隔离的基础,未来的发展可能会走向生殖隔离。

人类演化的历史

人类的染色体是23对,黑猩猩的染色体是24对,很多朋友认为人类是从猩猩进化来的,怎么在数百万年里就丢1对,其实更准确的说类人猿与人类之间的生殖隔离并不是最近发生的,而是可能发生更久远的数百万年前,因为从最早可以被称为人的南方古猿开始就已经和类人猿存在相当大的差异了!

类人猿是灵长目猿科动物的通称,分有两大科:长臂猿科(较小的类人猿:长臂猿和合趾猿)和猩猩科(较大的类人猿:黑猩猩、猩猩和大猩猩)

现代人类(左)和南方古猿(中)和黑猩猩(右)

现代人和南方古猿的骨架除了形态上差异比较大以外,直立行走等相关差异并不大,但和黑猩猩的骨架相比差异十分巨大,从骨架上我们可以判断,这两个物种早在600万年前早已完成了分化,因此人类和黑猩猩之间的染色体数量其实没啥关系,更没有继承关系。

生殖隔离的意义

尽管生殖隔离是无意中发生的,但生殖隔离无疑对物种是一种保护行为,比如生殖隔离的几个比较明显的后果是杂交不育和杂种衰弱等,比如狮虎兽是病态的,骡子是不育的,而人类和黑猩猩之间则属于配子隔离(有亲缘关系的种群间难以自然状态下交配,即使交配也不能怀孕和生育后代的隔离机制)

即人类即使和黑猩猩发生关系,也会因为卵子和精子无法结合完成受精,当然直接影响就是无法生育后代。更深层次的原因人类的2号染色体其实是两条类人猿的染色体演化而成的,还有9条染色体和猩猩的染色体是反转的,因此多种因素之下,两者不可能形成有效的生育机制。

所以生殖隔离从某个层面上可以看成是一个物种的自我保护机制。

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所谓的生殖隔离指的是由于各种原因,使得亲缘关系接近的类群之间在自然条件之下不交配,即使交配也不能产生后代或者是不能产生可育后代的隔离机制。

而隔离机制,可以分为地理隔离、生态隔离、季节隔离、生理隔离、行为隔离等多种。简单来说,生殖隔离就是不同的物种(种群)之间的基因交流被阻断了,这有益于保护种群的稳定性,使得种群在自然条件下与外界环境更良性发展。而判断两个物种是否是两个组中的重要依据,就是生殖隔离。

人类的生殖隔离对于人类来说是好事,因为假使地球上的物种很多都与人类不存在生殖隔离了,那么要不了多久,人类的基因稳定性就会被破坏,而新产生的物种可能会有这样那样的疾病,而众多的疾病,短时间之内根本没有办法找出根治和预防的方法,而这种恐怖的趋势最终会蔓延到全国,最终人类可能因此灭亡。对于人类来说是这样,对于自然界的其它物种来说,也是同样的道理。

人类是地球上最高级的智慧生物,而人类和大猩猩其实都属于灵长类动物,基因的相似度也是很高的,比如说人类和大猩猩的基因相似度达到了99%,按道理说,自然界的一些相近的物种,其实是可以交配的,比如说老虎和狮子、狼和狗等。而根据达尔文的进化论,我们人类是经过了漫长的演化才变成今天这个样子的,而最初人类也是猴子,可是人和大猩猩存在生殖隔离,那么就说明人类和大猩猩绝对不是同一种猿猴进化而来的。

既然跟人类最相似的大猩猩都和人类存在生殖隔离了,那别的物种就更不用说了,而生殖隔离是大自然中新物种诞生的标志。自然界的生物,虽然最初可能由同一种物种演化而来,但是在漫长的岁月中,在不同地方生存的物种没有基因交流,最终随着两个种群的个体基因发生突变或者是变异,长久积累下来的话,就会变成不同的物种。当然了,一些亲缘关系比较接近的物种,还是有交配的可能性的,只是所产生的后代,可能不会生育,可能身体很差,当然也有好的,比如说马和驴子杂交的后代骡子力气很大,这就是杂种优势,不过呢,骡子是没有生育能力的,所以说,马和驴也是存在生殖隔离的。

现在地球上和人类最相似的物种,就是大猩猩了,但是其实如果要说在地球的历史上和人类最相似的物种,那就跟大猩猩没有关系了,现代人类其实都是智人的后代,而跟智人同时代的,其实还有很多人类,他们在不同的地方发展起来,但是最终只有智人一直延续到了现在。而其他的人种,比如说直立人、尼安德特人、匠人等等,都在发展的过程中慢慢被自然所淘汰或者是其它的人种所替代,那么不同的人种之间,是否有生殖隔离呢?其实现代科学研究发现,现代人的基因之中其实是有尼安德特人的基因的,所以这也说明了,至少智人和尼安德特人之间应该是没有生殖隔离的,至于说其它的人种,按道理来说和智人之间应该也没有生殖隔离。

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生殖隔离保证了各个物种之间基因的相对独立性,使得各个物种不会相互同化,这样才能够实现物种的多样性,使得地球的基因库丰富多彩。


人类和其它物种生殖隔离的造成,关键还是进化的结果。在远古时期,人类的祖先曾经和黑猩猩杂交过一段时间,基因进行交融。所以即便到目前为止,人类和黑猩猩的还拥有很多共同的基因。但由于上千万年来,人类逐渐独立而不在和黑猩猩基因交流,所以人类的基因数目和形态,和黑猩猩的已经发生了很大变化。这样直接导致了黑猩猩和人类的外在性状,以及内在的很多生命调控通路,蛋白结构差异很大,造成人类和它们的生殖细胞不能够相互授精。也就是说,即便把人类的精子和黑猩猩的卵子放到一起,而这也无法授精,因为相互之间差异太大,表面蛋白无法相互识别,造成授精失败。当然 即便强行进行卵子和精子融合,那么由于它们染色体数目和形态,以及基因位置的差异,也会造成“受精卵”无法存活。

人类和近亲黑猩猩尚且如此,那么和其它动物更是如此。人类和其它物种的基因不仅数量让完全不一样,就连DNA上的基因都完全无法配对,所以这样的生殖细胞相互结合 根本无法存活。另外,人类的生殖细胞也无法和其它动物的生殖细胞相互如何授精。因为授精的过程是一个精密调控相互识别的过程,卵子会识别精子,这其中就是通过精子细胞膜表面的特殊受体实现的。假如精子根本就不表达卵子所识别的受体,那么卵子根本就不可能让受精卵进入授精。所以,人类和其它物种是存在严重生殖隔离的。当然不止人类,其它物种之间也是。

一个物种之所以叫做物种,就是因为它们和其它物种之间的基因是比较独立的,相互之间差异很大,无法进行融合交流。假如两个物种不存在生殖隔离,那么它们应该属于同一个物种而不是两个了。

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生殖隔离是自然界非常常见的现象。现代人类不论民族和肤色,都不存在生殖隔离,但是人类与其他物种之间存在不可逾越人鸿沟,存在生殖隔离。生殖隔离保证了人类物种的纯正性,因为当人与动物都能产生后代时,之间就不会有那么明显的分界线了。

所谓生殖隔离,指的是不同物种之间不能交配生育下一代,或者生育的下一代无法存活,又或者生育的下一代不具备生育能力的情况。咱们举个例子,果蝇的生殖隔离实验描述了生殖隔离产生的原因。将同一物种的果蝇分成了两组,一组只喂食淀粉食物,另外一组只食用麦芽糖食物,经过多代繁殖后,即便将两组果蝇混合在一起,它们之间也无法交配,无法生育下一代。

在所有的动物中,与人类亲缘关系最近的就是黑猩猩了,600万年前还有着共同的祖先,在几百万年的时间中走了不同的进化道路。人类有23对染色体,而黑猩猩有24对染色体,因此人与黑猩猩之间存在生殖隔离,无法共同孕育后代。于是,人类群体与黑猩猩群体不能交流基因,最终的结果是:人与黑猩猩各自保有不同的基因库。

生殖隔离的最大好处是阻断物种之间的基因交流,从而保证种群的稳定性,这样才能保证人就是人、大象就是大象、老鼠就是老鼠。如果不同物种之间不存在生殖隔离,大街上就到处都是四不像了,这样的结果难以想象。

人与其他人种之间可能不存在生殖隔离,尽管他们早就已经灭绝了。基因检测结果显示,现代人类的基因中,有一部分来自尼安德特人和丹尼索瓦人。这就说明在过去的某个时间,古代的人类,尤其是生活在不同地区的古代人群,虽然样貌有所差异、虽然彼此操着一口对方听不懂的鸟语,他们见了面不能不仅仅只是打打杀杀,还有彼此的融合。

此外,生殖隔离是物种形成的基本因素,如果人类与其他物种之间不存在生殖隔离,那么人类就不能称为一个物种了。在这里回答一下题主的问题,并不是所谓的“人类会有‘生殖隔离”,而是有了“生殖隔离”,人类才能称自己为人类

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不同人种之间是没有生殖隔离的。比如:白种人可以和黄种人结婚生子。

人类与其它物种之间存在生殖隔离,因为人类与其它物种染色体条数不同,卵子与精子的染色体无法正常配对,很难形成子代,即使形成子代,子代也不具有生殖能力。