真正的「傳家寶」不是財富,更不是地位,而是Y染色體和線粒體DNA

2021-01-09 鍾銘聊科學

從古至今,世界上各種不同的古代文明都有類似的制度:把社會地位,家產傳給自己欽定的後人。這裡「社會地位」和「家產」某種程度上就可以被視為傳家寶。但是人類6000年的文明史讓我們明白一件事:「社會地位」和「家產」不可能是永久穩固的,總會隨著時間的流逝而消逝。

俗話說富不過三代,財富和社會地位能傳遞下去的代數不多。不過,對於人類而言,有兩樣東西卻是可以一直傳遞,直到人類滅絕為止。對於男性而言,這個「傳家寶」就是Y染色,而對於女性而言,這個「傳家寶」就是線粒體DNA。

那為什麼說Y染色體和線粒體DNA就是傳家寶呢?它們和其他遺傳物質到底有什麼區別呢?這回,我們就來聊一聊話題。

分子生物學

自打達爾文提出進化論之後,這個理論就常常被挑戰。達爾文也確實沒有能夠解決一些必要的問題,其中最核心的問題就是:遺傳和變異。

實際上,在達爾文同一時代,有一個牧師叫做孟德爾,他已經開始著手研究這個問題,並且獲得不錯的進展。

後來,20世紀開始,物理學向微觀世界的物理學現象發起了衝擊。在一系列的技術條件成熟的情況下,科學家可以從微觀角度來了解人類的遺傳與變異,這門學問也就是分子生物學。

如今我們知道,人都是由細胞構成的,而細胞當中有細胞核和細胞質。細胞核當中又存在著染色體,人類一共有23對染色體,其中是22對常染色體,一對性染色體。如果是男性,那性染色體就是XY,如果是女性,那性染色體就是XX。

染色體上是由DNA分子構成的,DNA是呈現鹼基對排列的。在染色體上一些有效的片段被稱為基因。父母會把染色體傳遞兒女,一個人基本上一半的遺傳物質來自父親,另外一半的來自於母親。而在其中發揮遺傳作用的就是基因,它們可以指導蛋白質的形成來完成一系列的生命活動。

科學家發現,父母在把遺傳物質傳遞給子女時,生殖細胞中的遺傳物質需要進行減數分裂。在這個過程中,有一定的概率會發生複製錯誤,而且這個錯誤的數量是恆定不變的。通過研究,他們就發現每一代都會有70個鹼基對的錯誤。基於這個規律,科學家想到了一種統計物種之間的差異,並且可以確定下具體的代數。比如,兩者的鹼基排列差異是350個,那就意味著雙方隔了5代。這個方法也被稱為DNA分子鐘。

那DNA分子鐘和傳家寶有什麼關係呢?

Y染色體亞當&線粒體夏娃

這個DNA分子鐘實際上可以幫助科學家追溯人類的祖先。在染色體傳代的過程中,男性一定要從父親那裡繼承Y染色體,因為母親沒有Y染色體,她們無法給兒子Y染色體。所以,Y染色體是只傳男,而且是男傳男,對於男性而言,這個Y染色體才是真正意義上的傳家寶。基於這個規律,科學家只需要追溯人類Y染色體的變化,就可以了解到男性的演化路徑。

科學家通過DNA分子鐘技術來分析全球各地區男性的Y染色體,並且推測出了男性的最近共同祖先。這裡補充一句,最近公共祖先的意思是:如今的男性都是繼承了這個人的Y染色體,並不是說他就是第一個男性,他之前肯定也有人類,同一時代也存在著男性,只不過只有他的Y染色體在漫長的歲月當中被保留了一下,一直持續至今。

這位男性的最近共同祖先是來自於6萬年前非洲大陸上的男性,在西方學術圈也被它稱為Y染色體亞當。僅僅是個命名而已,如果你喜歡,你也可以把他叫做Y染色體伏羲之類的。

可能你要問了,那女性要咋辦呢?

實際上,女性的遺傳也有類似Y染色體的東西。這就是線粒體DNA。線粒體存在於細胞質中,其中也有一些遺傳物質。

由於受精卵的細胞質都是來自於母親的卵細胞,這就意味著我們所有人的線粒體DNA都來自於母親。但是所有男性的線粒體DNA是不能夠往下傳的。因此,線粒體DNA和Y染色體正好相反,它是沿著母親傳遞給女兒這樣的路徑延續下去。也就是說,對於女性而言,也同樣有傳家寶,這個傳家寶就是線粒體DNA。

科學家只需要通過DNA分子鐘技術分析線粒體DNA就可以追溯人類女性的最近共同祖先。這位女性來自於14萬年前的非洲大陸,她被稱為線粒體夏娃。同樣的道理,如果你願意,管她叫線粒體女媧也行。

人類走出非洲

基於DNA分子鐘技術來追溯人類最近共同祖先,我們也就發現現代人大概是單一起源,起源於非洲大陸。隨後足跡遍布全球各處,科學家通過DNA分子鐘技術比較了各地古人類化石殘留下來的遺傳物質,甚至繪製出了現代人類祖先走出非洲的路線圖。

相關焦點

  • 真正的傳家寶不是財富,更不是江山,而是染色體和線粒體DNA
    自古以來,世界上各種文明古國都有著相似的制度:把社會地位和家庭財產傳給後代。在這裡,「社會地位」和「家產」在某種程度上可以看作是傳家寶。然而,6000年的人類文明史告訴我們一件事:「社會地位」和「家產」不可能永久穩定,而是會隨著時間的推移而消失。
  • 真正的「傳家寶」不是財富,更不是江山,而是Y染色體和線粒體DNA
    一直以來,各大文明古國都有「傳家寶」的觀念,就是說把家產甚至是江山傳給自己的嫡長子。這在歷史上是非常常見的,我們也經常在電視劇裡看到這一幕。但是,財產會被敗光,江山也不能是永恆的。但有一樣東西,比起江山和財產,要更穩固一些,它也確實是男傳男,幾萬代如一日,這才堪稱「傳家寶」。
  • 人人體內都有一條傳家寶,男生是Y染色體,女生是線粒體DNA
    一直以來,各大文明古國都有「傳家寶」的觀念,就是說把家產甚至是江山傳給自己的嫡長子。這在歷史上是非常常見的,我們也經常在電視劇裡看到這一幕。但是,財產會被敗光,江山也不能是永恆的。但有一樣東西,比起江山和財產,要更穩固一些,它也確實是男傳男,幾萬代如一日,這才堪稱「傳家寶」。當然,它肯定和江山,財產的社會屬性沒法比。
  • Y染色體和線粒體記錄祖先信息
    測試主要針對男性基因中的Y染色體和女性基因中的線粒體。這兩個系統的遺傳標記分別為父系和母系遺傳,由於它們不可能發生重組,所以完整地記錄了祖先遺留下來的信息。通過基因分型的技術手段,可以比較清楚地構建不同類型的Y染色體和線粒體DNA的系統演化關係,從而可以推斷人群之間的遺傳關係及其起源與遷徙。
  • DNA鑑定中存在基因突變的原因
    但根據基因重組的原理及顯隱性的問題,也許像母親的會更多些。親子鑑定是因為小孩是由受精卵發育而來,受精卵是由他的父親和母親各自提供精子和卵子,結合而來的。親子鑑定是運用DNA雜交技術,當小孩DNA單鏈和父親或母親的DNA單鏈產生雜交帶時,並且在一定的比例以上,才能說明那小孩是他們的孩子。
  • 過去1萬年的社會不平等,印刻在Y染色體上
    如果尼爾的傳說是真的,那他就極有可能是這條Y染色體的祖先。Star Cluster理論的建立基於一定的想像。儘管有一定投機性,但確實能夠和歷史人物相聯繫。但更重要的是,Star Cluster理論對社會結構深層次的變化給出了的獨特見解,是其他研究方式難以取得的。因此,即使沒有對整個基因組進行分析,在Y染色體和線粒體DNA上的研究還是具有啟發性意義的。
  • 科學研究發現,決定性別Y染色體正慢慢消失,X染色體將取而代之?
    如今我國面臨著男女比例失調的問題,可以說當今我國的人口最主要的組成部分都是男性,一直以來我們通過歷史上的研究也能夠發現,往往佔主導地位的基本上都是男性,與古代封建社會影響了我國幾千年的時間,所以女性的地位在古代是比較低的,中國古代一直都是男權主導的社會,而女性一直到現代才步入逐漸平等的地位。
  • 同一家族的男子,Y染色體是不是都是同一條,就像姓氏一樣?
    線粒體基因組是母系遺傳的,但兒女都傳,不像Y染色體傳男不傳女。Y染色體就像父系社會中一個家族的傳家寶,只傳家族男丁,並在子孫世代之間相傳。X染色體與7號相當,而Y染色體和19、20號差不多大。1號染色體有2058個基因,連22號染色體都有488個基因。 父母基因重組產生子代的時候,雙方每人給子女一套常染色體,母親給子女一條X染色體,父親給兒子一條Y,給女兒一條X。線粒體位於細胞質內,因此全由母親提供(精子沒有細胞質)。
  • Y染色體只存在於男性,那麼Y染色體是祖祖輩輩遺傳下來的嗎?
    在人類的遺傳物質當中,Y染色體是男性獨有,所以Y染色體只在男性之間遺傳;其實人類細胞中還有獨立的環狀線粒體DNA,這個DNA絕大部分則來自於母親。人類染色體人類的正常細胞擁有23對染色體(46條),其中包括22對常染色體和1對性染色體,性染色體決定了一個人的性別,如果性染色體為XX則為女性,XY則為男性。
  • Nature:染色體的真實形態發現,並不是X形狀
    日前,來自英國劍橋巴布拉漢研究所(Babraham Institute)等機構的研究人員構建出了漂亮的染色體 3D 模型,這些模型更準確地顯示出了染色體的複雜形狀以及 DNA 在其中摺疊的方式。原來我們所熟知的染色體的X形態並不是其真正的模樣。相關文章發表在2013年9月25日的《Nature》上。
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    哪怕到了19世紀末,科學家仍普遍認為,性別不是由化學物質決定的,而是由外部因素,如飲食、氣溫甚至女性懷孕初期的情緒等決定的。解決這一問題邁出的第一步是在1891年,德國中部哥廷根大學年輕的動物學家赫爾曼·亨金(Hermann Henking)在研究一種火蜂的睪丸時,注意到一件奇怪的事情。
  • 科學研究發現,決定性別Y染色體正在慢慢消失,將會出現新人種?
    如今我國面臨著男女比例失調的問題,可以說當今我國的人口最主要的組成部分都是男性,一直以來我們通過歷史上的研究也能夠發現,往往佔主導地位的基本上都是男性,與古代封建社會影響了我國幾千年的時間,所以女性的地位在古代是比較低的,中國古代一直都是男權主導的社會,而女性一直到現代才步入逐漸平等的地位。
  • 通俗談談染色體,DNA和基因
    ,更不要提普通孕婦了,她們根本不知道怎麼回事。我認為,產前超聲診斷專家和孕婦應該對染色體DNA和基因有所了解。❶基因是DNA 的一個獨特部分。 基因是製造身體所需一切物質的編碼指令,尤其是蛋白質。人體大約有25000個基因。研究人員還沒有確定我們大多數基因的作用,然而,我們的一些基因可能與囊性纖維化或亨廷頓舞蹈病等疾病有關。❷DNA (脫氧核糖核酸)攜帶著你身體細胞中的遺傳信息。
  • Y染色體完全來自智人
    1997年,我們首次為尼安德特人的DNA測序(只是線粒體基因組的一小部分),樣本來自1856年德國尼安德河谷發現的遺骸。常染色體基因組記錄著人類祖先的數千譜系,而Y染色體則具有獨特的遺傳模式——僅由父本傳遞給兒子。Y染色體以及母體遺傳的線粒體DNA對人類歷史的研究極為重要。科學家確定了一具可用於DNA分析的尼安德特男性遺骨和兩具丹尼索瓦人的遺骸,並開發了一種從被汙染的古代骨骼和牙齒上的大量微生物DNA中提取人類Y染色體分子的方法。
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    斯託金指出,坦普列頓使用了錯誤的資料庫,因而他未能發現各人群基因突變上的明顯差異,他們(威爾遜小組)對現代人類起源時間的估計是準確的,這一估計是根據一個年代測定相當準確的事件(人類在4-6萬年間拓居到紐幾內亞)推算得出的。其可信度達95%。
  • 小小的Y染色體,大大的秘密
    減數分裂由一輪基因組複製和兩輪連續的細胞分裂組成,並受到嚴格調控,以防止不育或染色體異常。在減數分裂中的一步,X 和 Y 染色體需要在特定的時間段被沉默。「重要的是,Y 染色體承載著可以調控這個過程的基因,而這個特徵在幾年前就被發現了,」該觀點文章的另一位共同作者,來自西班牙巴塞隆納自治大學的 Aurora Ruiz-Herrera 教授解釋道,「我們相信正是這些基因的存在讓 Y 染色體免於滅絕。
  • 性染色體的遺傳規律
    但其中有一對在男性體內會有些不對稱,因為其中包含了一條來自父親的Y染色體和一條來自母親的X染色體。而女性則是一條來自父親的X染色體和一條來自母親的X染色體。母親總是向子女遺傳自己兩條X染色體中的任意一條,而父親則會向兒子遺傳自己唯一的那條Y染色體,但向女兒遺傳自己的唯一的那一條X染色體。
  • Y染色體很可能在500萬年內消失,「男性」會滅絕嗎?
    但是我們還忽略了另外一層,就是線粒體基因——除了細胞核裡有基因外,在細胞質的線粒體中還有一套基因。線粒體上有37個編碼基因,人的線粒體是母系遺傳的,無論是男孩還是女孩,線粒體都是來自媽媽,按照姥姥-媽媽-女兒-外孫女這條主線,維持著線粒體基因的傳承。
  • Y染色體很可能在500萬年內消失,「男性」會滅絕嗎?
    在真核生物中,大多數無性繁殖類群,都可追溯到有性生殖的祖先,而不是相反。因為一般國人都是隨父姓,所以很多人知道媽媽的姓,姥姥的姓就不一定清楚了,更不用說姥姥的姥姥姓什麼了。線粒體基因裡有很多和某些疾病有關的基因,如果媽媽有這方面的問題,孩子就有很大機率受到影響。
  • 這樣的石頭,才是最好的傳家寶!
    中華民族,又是一個非常重視家庭親情的民族,為了家族的和諧團結,發揚光大家族事業,傳承家族精神文脈,那些有一定文化底蘊的人家,往往會有一件,祖上傳承下來的,獨一無二的寶貝-傳家寶,留給子孫後代,寄託祖輩們,對後輩的無限期望,延續良好的家風家訓,使自己的家族能夠薪火相傳,生生不息,家族事業永遠興旺發達,惠及子孫萬代。傳家寶,既傳承了財富,又延續了家族對後輩的期望。