染色體數目改變

染色體數目改變

如果染色體的數目產生變化,通常情況下,是某一條染色體發生斷裂,變成了兩條染色體;或者是兩條染色體融合成了一條新的染色體。這些新產生的染色體,都必須具有上面所說的三點特性。複製起始點比較好說,因為通常情況下,一條染色體上有好幾百到好幾千個。端粒結構和分離中心就比較頭痛一些。尤其是分離中心,每條染色體上只能有一個具有活性,否則這條染色體就會被扯斷。而且,分離中心的序列是幾十萬甚至上千萬核苷酸那么長,不是個小數目,不可能自發的產生。即使經過偶然事件產生了,也必須利用某種機制將其活性抑制。端粒結構的數目一定是染色體數目的兩倍,一個不多,一個不少。細胞內有嚴格的手段。

靈長目的染色體數目不一致,是經過長期進化產生的結果。這個結果是經過幾個偶然事件接連發生而產生出來的。

在說明染色體數目的變化之前,首先要說明染色體是如何維持的,明白了這些之後,我們再來討論染色體數目變化是如何產生並維持住的。

維持一個染色體,就是說在每一次DNA複製之後,染色體都可以完成全序列的複製,並被平均的分配到後代細胞中去。完成這個功能,在染色體上需要三個特殊的序列。第一個是複製起始點,DNA的複製將從這裡開始。沒有複製起始點的DNA,在高等生物中是染色體,在細胞分裂的時候,將得不到複製,從而引起染色體的丟失。第二個是分離中心,是一段DNA序列,可以結合特定的蛋白,從而在分裂的時候保證每一個後代細胞都得到同樣的染色體組。丟失分離中心的染色體將不能正常的分離到兩個子細胞中去,從而引發染色體的遺失或者冗餘。第三個是染色體兩端的端粒序列和結構。線性染色體在複製的時候,在每一端都會丟失幾十到幾千核苷酸的序列。端粒結構是一種特定的重複序列,可以在複製完成後將這些丟失的序列補回去。缺失了端粒的染色體將在每次複製分離中丟失一部分序列,最終引發有用基因的丟失。另外,端粒結構的活性被看作是細胞生命力的一個表現,成年的人體內,只有生殖細胞和癌細胞,都是長生不老的細胞,維持住了100%的端粒活性。

雖然說很困難,但是這並不是不可能的事情。也許,在一個特定的風高月黑的晚上,嘎嘣一聲,某個細胞產生出一個新的染色體出來也不一定。但是要注意的是,只有產生在生殖細胞內的染色體數目變異,才有可能傳到下一代。

但是變異染色體數目的生殖細胞,如果湊巧將所有的基因都分到一個細胞裡面,受精將不成問題。在受精後的發育也不成問題。驢和馬的後代就存活得很好。但是在產生新一代的時候,生殖細胞的分裂就出了問題,因為染色體單出了一個來,如何保持每個細胞一整套的遺傳信息,是一個的問題。因為高等生物對於減數分裂具有極其嚴格的調控手段。缺失了一條染色體生殖細胞在產生精子和卵子的減數分裂中將會遇到大麻煩。也許會有極少量的既帶有完整的遺傳信息,又保持了變異的染色體數目的生殖細胞出現。但是,這樣的生殖細胞產生出後代的幾率非常小。這種帶有變異染色體數目的基因組一般情況下很難會被保存。

下面以人類為例,講一講這種現象產生的幾率。染色體岐變(包括斷裂,成環,融合,重組等等)的比例大概是一億分之一每細胞世代,就是說一億個細胞複製分裂一次,可能產生出一個染色體岐變。但是,產生出一個帶有不同染色體數目的可存活的正常細胞的幾率,在染色體岐變裡面可能占到萬分之一。這也就是說,一萬億分之一每細胞世代的比例。成年人體有幾萬億個細胞,但是生殖細胞只占千分之幾。按照男人生殖細胞一生中平均可以分裂50次計算,大概每百人中可以產生一個帶染色體數目變異的生殖細胞,單個生殖細胞可以到達後代的幾率,在男人來說大概是幾千萬分之一,因為男人有幾千萬個生殖細胞。也就是說在男性中產生一個帶有變異染色體數的後代的幾率是十億分之一。在女人來說,產生的生殖細胞的幾率和產生後代的幾率也差不多。這也就是說,現在在世界上,有60億人口,有可能有5-7個人就帶有變異數目的染色體。但是,這5-7個人產生保留變異數目的染色體的後代的可能性大概是幾千萬分之一,也就是在機率上所說的小於一百三十萬分之一的不可能事件。

要想真正保留住變異的染色體數,需要改變減數分裂的調控,大概要改變三四個重要的基因,從而產生大量的可生育後代的生殖細胞。但是,這種改變在正常時期同時也是致命的,因此,有可能在歷史上某些極端情況下發生過。

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