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人类染色体传奇故事——2号染色体:人啊,为什么这样独特!

2014-11-26 15:23阅读:
苴于道/文
《大科技 科学之谜》2004年第5期
从一号染色体的日记上面,我们知道了生命的起源。但是生命创造出来以后,它除了具有自主进行新陈代谢和繁殖的特征以外,与自然万物并没有更多的不同并引发物种的等级贵贱之分。但是人的出现似乎破坏了这样的“和谐”。它是万物之灵,它能领悟自然规律,它的肉体非常脆弱,但它用智慧征服着一切:它可以让弱小但对自己有利的家畜世代兴旺,也可以让威胁自己的猛虎和贪婪的狼濒临绝种的边缘。人种在万物之中,即使与最相近的类人猿比较起来,依然凸显傲然不群的特质,它的“法力”来自何处?当人类基因组图谱绘制出来后,你可能最感兴趣、最迫切需要得到答案的是:人为什么如此得天之宠,成为自然界中最高贵的物种?
无法解释的差异
人类基因组计划完成后,科学家们发现,看起来如此复杂、智慧超群的人类,其基因只有3万到5万种,甚至还没有小麦、玉米的多。许多物种的全基因组测序的结果也表明,基因数量的不同对于物种的构造并没有太多的贡献,因此如果从基因数量差异入手寻找人类与其他物种的差别,结果必定令人失望。
举例来说,在进化树上与我们人类紧紧相挨的黑猩猩,即使它们具有与我们差不多的基因数量,并且基因间的不同只有区区1.5%,也就是说只有大约500个基因的不同。从我们身体内部成分上看,我们和黑猩猩都有32个牙齿,四肢、肢端都有五个指或趾;我们的骨头没有一块是在黑猩猩身体里找不到的;我们大脑中的化学物质同样出现在它们的大脑之中;我们的免疫系统、消化系统、循环系统和神经系统没有一种是独有的。反过来黑猩猩也是一样。但是你的大脑可能更重,你的皮肤更光洁无毛,你的消化系统利用能量的效率更高……你也因此显现出一种进化!但是这种进化的表现只是一种量上的变化,它们不能造成质的飞跃。依据现代的生物技术,完全可以通过基因工程改造出“大脑可能更重,皮肤更光洁无毛,消化系统利用能量的效率更高……”的黑猩猩,但它们的物种属性无法改变。反过来,你作为人的生命指征也可以被“下调”到与黑猩猩相似,但你的“人权”无法因此被剥夺。
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著名动物行为家珍妮·古道尔与黑猩猩在一起
但仅仅只有大约500个基因的差异,我们人类就和它们完全是截然不同的两个物种;再譬如人与老鼠,二者间的基因差异只有1%,但与人类的关系还要远。而反过来,人和人的基因差异还大于人和黑猩猩、老鼠的基因差异,就拿男人和女人来说吧,由于X和Y染色体的差异,它们造成了4%左右(在23对染色体中有一对不同)的基因差异,但他们依然同具人种的属性。即使对于同一个人,他在童年、青年和老年阶段,这些正在被使用的基因也各不相同。其实当你感冒和不感冒时,你的那些合成蛋白质的基因种类和数量也各不相同。但是这些基因的不同并没有造成你过去某一个时期不是人种,其它时间是人种的现象。
那么,物种之间的鸿沟究竟是因何形成?人类与黑猩猩的分野,究竟是怎样开始的呢?原来,人种的创生,是发生在一次奇妙的遗传物质的大重组上。
人:染色体畸变的黑猩猩
达尔文用他的物种演化理论,将人类寻找自己祖先的眼光第一次转向一种比自己明显低等的物种——猴子。尽管因此引起西方宗教领域的大争吵,但越来越多的证据表明,人类的确起源于类人猿。人类和黑猩猩、大猩猩、猩猩是最为相近的类人猿亚目动物。科学家们不但在形态与动物行为上为这种进化关系寻找依据,还从遗传物质——染色体的结构特征上寻找到更为有力的依据。最早在1921年,一个叫西奥菲肋斯·佩因特的美国医生,将几个精神病人自虐切割的睾丸放在显微镜下观察时发现,那些只有一套基因组的精细胞中的染色体数目似乎为24。30多年以后,人们运用更好的技术与仪器,清晰地看见人类的染色体只有23对。人类只有23对染色体的结论在当时是一个惊世骇俗的发现,因为在当时所有的猿亚目动物中,染色体数目都是24。
20世纪80年代,由于染色体核型分析技术的发展,科学家们已经可以将人和几种猿类的染色体进行详细比较了,他们发现人类与类人猿的染色体几乎都能一一对应,只有人类的2号染色体看起来完全是猿类的两条中等大小的染色体首尾相连融合后的新产物!
为什么要出现2号染色体?回溯物种进化适应环境的史话,分子演化方式给我们打开了一扇窗口。基因改变的唯一目的,就是让你以及你的基因“生活得更美好”。人类祖先与黑猩猩的分支进化出现在500万年前的更新世。当时的陆地渐渐变得平坦,森林的范围大幅减少,失去丛林家园的类人猿们,一下子面临食物不足、虎狼等天敌严重威胁与环境恶化而濒临绝种的境地。某一头,或者某一部分悲惨的猿祖先留下了它们新生的后代后撒手“猿寰”了,这些新生的“猿”看起来有点特别:它们的脚不再是与黑猩猩一样那么弯曲,而是平板状,更适应于踏上广袤的平地;它的智力也发展了,居然会拿起石头和棍棒杀死那些本想捕食它们的动物,并吃进肚中补充营养。那时,它们的基因与自己的先辈并没有太大差异,但是却实实在在地少了一条染色体:来自上辈病态的改变使其中两条染色体连在一起从此无法分开。这样的染色体畸变,因为没有造成基因功能的缺陷,只是使他们的身体激素分泌出现异常,甚至改变了身体的发育模式。他们(而不是它们)站得更直了、在陆地上可以奔跑了、获取环境信息的量更多而快了。这一切都刺激了智能的提高。
与此同时,染色体数量的改变,使他们的性细胞再也无法与其它黑猩猩的生殖细胞成功结合形成胚胎,即使能形成胚胎,这个胚胎长大后再也不能产生正常的生殖细胞,就如骡子一样,它绝种了。这就是所谓的生殖隔离,使两个不同的群落最终成为两个不同的物种。
古猿与现代人类的分歧时刻,也许就发生在两条黑猩猩染色体融合的瞬间,那一刻,被称为“2号染色体”的一条新染色体出现了,一个全新的物种也就随之诞生了。2号染色体,正是人类从类人猿中脱颖而出的功臣!人之所以成为人,全有赖于一条染色体的改变。
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【资料】 蓝眼睛病人:
1951年,一位叫瓦登伯革的医生首先注意到一群先天性耳聋的孩子,他们都有一双显著的眼珠颜色不同的眼睛,在亚洲人的身上,就会出现一只棕色一只蓝色;额前有一撮补丁一样的白发,眉毛连在一起,但眼睛却分得很开,并且鼻子根部很宽。这就是典型的瓦登伯革氏综合症。引起这种病的原因是一种基因突变的结果,这个基因就坐落在神秘的2号染色体上。没有一种坐落在其它染色体上的基因改变会导致人体形态这样怪异的改变,它使病人看起来更像是一个不同的物种。也许,这个决定物种的遗传圣殿里,它的“法器”总是牵动人种属性的动荡。

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