我們在認識物種分類的時候,有一個重要的分類標準,即兩個品種間是還存在生殖隔離,沒有生殖隔離的即視為同一物種。
但是有關生殖隔離的定義撲朔迷離,在我們中學的教科書中有這樣的定義——馬與驢雖然可以產生後代,但是騾子是不可育的,但書中的解釋是因為馬有32對染色體,驢有31對染色體,導致騾子染色體數是奇數所以不可育。
看到這個定義,有一小部分喜歡動腦筋的朋友就找到寶了,兩個物種存在生殖隔離,那它們之間的過渡物種在哪裡?染色體數量難道是在一夜之間就突然增加或減少嗎?終於找到進化論的嚴重bug了,啦啦啦啦啦!
事實真的如此嗎?今天我們就來研究一下這個問題。
唯一沒有例外的是例外一定存在
在動漫界有這麼一句話:四天王有五人不是常識嗎?
沒錯,在我們這個生物世界中,唯一不存在例外的就是「例外一定存在」,要知道分類是人為給生命的一個定義,自然中本來並沒有一道界線將物種們隔開。如果我們將視線移開,不只是緊盯著貓狗熊貓老虎等動物的話,就會發現「常識」中的生物知識基本都是錯的。
例如植物,不同物種間不僅可以雜交,還能加倍,不能雜交的還可以先加倍後雜交,還記得「八倍體小黑麥」嗎?一通騷操作,哪怕是本存在生殖隔離的小麥與黑麥也不得不「喜結連理」。
生物學家對植物的操作實在是太多了,甚至還有完全沒生殖過程的「植物體細胞雜交」,培育出了番茄馬鈴薯雜交植株(雖然它不能像預想的那樣上面結番茄,下面結馬鈴薯)。那為什麼植物物種間的界限如此模糊,而動物間卻非常清晰呢?
關鍵問題在於複雜度,哺乳動物是生命進化中複雜的巔峰,以人類為例,我們體內的組織器官高度特化,有約200種大小不同、形態與功能各自異的細胞。複雜意味著精密,意味著不能有一點差錯,植物的多倍體通常都比單倍體長得更粗壯,但對於複雜動物來說意味著死亡。這就像是簡單地照著小飛彈做一個放大版,結果必然是墜落。
奇數偶數無關隔離
不得不說以前的教科書實在是不嚴謹,有關染色體奇偶數導致生殖隔離的觀點完全是錯誤的。比如獅子與老虎的染色體數相等但同樣存在生殖隔離,普氏野馬的染色體數為33對,家馬的染色體數是32對,可是它們雜交產生的後代卻是健康可育的。更神奇的是自然條件下就存在染色體為奇數的動物,比部分西歐野豬擁有37條染色體,它們與36條的同類可以生出36或37的後代,且都是健康且可育的。
更令人驚奇的是,這樣的變化正在人類體內上演。我們知道決定性別的Y染色體很短,而且研究發現它正在變得越來越短,如果人類能繼續自然繁衍5百萬年,Y染色體就會徹底消失,於是性變成45條染色體,女性依然保持46條。不過不用擔心,自然界中已經存在把Y染色體弄丟的物種了——日本刺鼠、鼴田鼠,它們依然生存的很好(事實上本來女性的兩條X染色體在表達時就會廢棄一條,從這個角度來說人類染色體早就是奇數了)。
概率的世界
說了這麼多,生殖隔離到底是怎麼回事?其實從概率的世界來理解就很簡單了,兩個品種間產生的後代有多少生存率,就是判定的根據。
動物的基因工作起來是如此精確,當擁有相同祖先的兩個品種間基因差異到足夠大的時候,結合產生的受精卵在發育過程中就會表現出不利的性狀,降低胚胎發育成幼體的機率,比如獅與虎交配的受孕機率就只有1%到2%,多數受精卵要麼無法著床,要麼在發育過程中流產了。
我們的祖先智人在擴張的過程中曾與120萬年前與自己分道揚鑣的尼安德特人發生過血統融合,現在主流的觀點認為這兩個人屬物種間有一個很低的概率能產生健康可育的後代,這就像是「量子隧穿」,能越過堅固的「生殖隔離之壁」。
當然了,此例中強行物種融合是智人天下無敵掃蕩六合時發生的血腥事件,通常情況下哺乳動物都是以族群為單位生活的,族群內的生殖成功率會保持在一個穩定的水平,動物更喜歡與同族群的異性交配,這樣無論是習性還是後代生存率都會高不少。在大尺度時間的推動下,彼此分離的族群間的基因差異越來越大,產生健康可育後代的機率也就越來越小。
說明白點,物種間的生殖隔離關係是連續的,理論上從100%可育後代到0%之間都有,關鍵在於我們將定義下在哪兒。質疑「過渡物種」不存在是十足的民科思維,完全沒有認識到生物界「法無定法」的本質。
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