搬到火星上,是移民还是回家?答案写在人类的2号染色体上
这几天,移居火星和星际旅游,再度成为人们的谈资。如果抛开那些卖弄虚拟币的庸俗行为,探索宇宙,的确是1件有趣且有益的事情。不过,仰望星空,做完遨游梦之后,咱们还要面对现实,病毒变异、生殖力下降、微塑料危害、大气层变薄,任何1种危机不能得到及时控制,人类都会面对绝境。这一切也促进人们思考,人类到底来自何处?将去向哪里?咱们今天就来点硬货,让2号染色体帮助大家启动想象力。
看到探测器着陆火星的消息,普通百姓都会感叹,人类真伟大,聪明绝顶,不仅是本星球的霸主,未来还会成为宇宙的领导者。学过生物学的人还知道,人类是从黑猩猩进化而来的。不过,大家可能没有追问过,为何黑猩猩有24对染色体,而人类只有23对?染色体变戏法,为何恰到好处地引发了智慧物种的诞生?科幻大片编不出来的情节,是真实的存在吗?为了弄清这些问题,咱们先来回顾一下有关染色体的基本常识吧。
咱们人类的每1个细胞里,都有整套的双链DNA,如果将1个细胞里的DNA链条抻开的话,长度近似于1个人的身高;如果将全身的DNA连接起来,长度是太阳直径的2倍。这么多的DNA,需要经过折叠,才能减少占用空间,这就像电脑里的信息,被分门别类地放在压缩文件里那样,而染色体就相当于DNA压缩包,只不过,压缩能力超强,可以将DNA压缩8400倍。人类的遗传信息,就是这样被压缩成46条,两两配对,形成23对染色体,再塞进细胞核。为了研究的方便,科学家决定将人类的染色体按大小编号,而2号染色体,在染色体图谱中排在第2位。
按照达尔文进化论的观点,大约在距今600万年之前,人类和黑猩猩有着共同的祖先,然后,演化成2个分支,1支成为后来的智人;1支成为现代的黑猩猩。黑猩猩被定为人类近亲,是因为基因组结构的相似度最高。不过,问题来了,黑猩猩以及其他近亲的染色体都是24对,只有人类是23对染色体。基因的完整性,对物种极为重要,少了1对染色体的物种,怎么可能存活呢?不但活着,而且还活成了霸主?这就像将24副扑克牌掺起来,随机发牌,每次都能弄出1副带黑桃A的同花顺。这种玩法的概率,离开神助,无法做到。
随着基因测序及基因图谱绘制等工作的开展,人类染色体变成23对这件事儿,被解释为基因融合的结果,就是说,黑猩猩的某2对染色体,融合为1对,形成了23对染色体。目前,基因测序的比对结果是,黑猩猩与人类基因组的差异度为1.23%;其中,人类的2号染色体,与黑猩猩的2对染色体的构成相对应,这2对染色体被定义为2A和2B。
把黑猩猩的2A和2B染色体的DNA链打开,和人类的2号染色体比对,不但长度对得上,而且顺序也能对应;2号染色体上,还找到了多余的着丝粒,就是染色体交叉位置上的那个链接点;而且,2号染色体的中间,出现了应该排在染色体尾部的端粒。这些表面证据,都可以说明,人类的2号染色体是黑猩猩的2A和2B染色体融合而来。
谜团看似解开了?错,才刚刚开始。因为,染色体发生断裂再融合,后代居然能够存活并且越活越高级,这类事情,在本星球的生物界,是几乎不可能的事情。比如,人类有1种罗伯特易位现象,就是染色体错位,只有45条染色体。这种人和正常人生育后代,50%会流产;约有16%的几率会生出正常孩子;还有16%是罗伯特易位婴儿,只有45条染色体;此外,会有16%发生3体变异,结果是流产或成为患有唐氏综合征的残疾孩子。
这个例子告诉咱们,染色体的细微突变,都会带来遗传性状的改变,而且,主要是不利影响,比如夭折或疾病,即使存活下来,也难以再产生后代。比如,父母双方都是罗伯特易位,只有不到3%的机会,会产生正常婴儿。罗伯特易位的个体,目前在整个人群中的存在比例,大约是0.1%。这个事实告诉咱们,复杂的生物,如果发生染色体变化,存活的机会将大幅下降,繁衍机会则极低。以父母双方都是罗伯特易位为例,产生后代的机会,是0.1%X0.1%X0.5,只有5/千万的几率;产生22对染色体后代的几率,不到1/7200万;如果再考虑生育适龄因素,这个几率则不足1/3亿。
天空中飘出1道闪电,大地上的黑猩猩体内的2对染色体被震裂,然后又融合;天晴后,互相追逐,躲到草丛里开展快乐活动,生出少了1对染色体的大脑袋婴儿。靠这样的方式完成进化,地球上全是黑猩猩,也办不到吧?更关键的问题是,自然突变不会成批产生,就是说,就算地球上有几十亿只黑猩猩,也不可能有几万只同时发生染色体断裂又融合的事情,更何况,黑猩猩群体规模有限,不同群体中的染色体异类们,是难以碰面的,而近亲繁殖,只能降低后代的生存机会。
人类的2号染色体,拥有2.37亿个碱基对,组成了1888个基因,占细胞中DNA总数的8%,最重要的发育调控基因也在其中。这些基因中,有一些是黑猩猩的2A和2B中不存在的序列,大约是15万对碱基。这些被插入的基因序列来自哪里?如何导致了和谐的融合?实现了哪些功能?迄今还没有答案。也许,未来的月球和火星探索,能够带回线索。如果真是那样,咱们不妨设想,天空中出现飞船,飞船中走下来被称为天使的宇航员,完成采样后,回到飞船中,按照被称为神的领导的指示,开始做一些基因编辑试验,造出一些东西,放入森林。然后,叮嘱那些被命名为人类的家伙,小心生存,大胆探索,不要开撕,等到未来,进化有成果了,就接你们去那个叫天堂的地方。但是,2B黑猩猩基因改造品种,不断折腾,搞核弹,搞基因编辑,还准备去月亮上边搞违建,地球都快被搞爆,如此逆天,领导还能带这帮家伙玩吗?
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