为什么会存在生殖隔离?研究发现:这是物种进化中的最优方案

为什么会存在生殖隔离?研究发现:这是物种进化中的最优方案

首页休闲益智物种进化模拟器更新时间:2024-06-03

人类和其他生物都有生殖隔离,意味着什么?

生殖隔离又被称为生殖屏障,在生物学上,由于生殖方面的原因,即使两个物种生活在同一地域之内,物种的不同类群之间不存在自然交配的现象。即使通过某种方式促使两个物种间的交配,也可能导致交配不成功,或者交配出来的下一代没有生育能力。

不只是人类,无论是什么物种,只要不是同一属列,就存在天然的生殖隔离。

一、所有生物都存在生殖隔离!

生殖隔离是永久存在的吗?有没有可能突破?为此有科学家做过以下实验。

比如雄狮和雌虎在人工的干预下,就通过杂交诞生下狮虎兽。不过虽然能在干预下成功诞生,但雄性的狮虎兽不能生育,雌性有一定生育能力,可以与雄狮或者雄虎交配,但是生下来的下一代生命都很短暂。

此外在上世纪初,印度的动物园也曾让雄豹和雌狮交配,诞生下豹狮,和狮虎兽的情形一样,都属于人工干预下的杂交,其后代要么没有生殖能力,要么寿命短暂。

地球上,人类和黑猩猩虽然是近亲,但是因为人类的染色体是23对,黑猩猩的染色体是24对,所以导致人类和黑猩猩虽然是近亲,但两者之间的差异性其实很大。但是否也存在生殖隔离,却是一个难以证伪的事情。因为,没有人去尝试过人与黑猩猩杂交,哪怕通过人工体外授精的方式,迄今为止也没有达成过这一目的。

现实中,在上世纪20年代,一位名叫伊里亚·伊万诺维奇·伊万诺夫的前苏联生物学家,试图进行人类和黑猩猩基因杂交的尝试。不过他的实验只推进到获得黑猩猩精子,并准备给五名女性志愿者人工授精的阶段,就被迫中止了。此后在全世界范围内公开的报道中,再没有关于人和黑猩猩杂交的信息。

抛开伦理因素从纯粹的生物学角度看,很多生物学家都认为,人和黑猩猩之间存在生殖隔离,因为染色体数量的不同,这一显而易见的差异,事实上导致了两个物种间生物密码的巨大不同。

此外一个间接的例证是,人工培育的骡子和狮虎兽,虽然成功,但是杂交的一代却不能生育,这在一定程度上都能表明,即便通过干预的方式实现杂交结合,但生殖隔离的机制还是绕不开。那么就能大胆推测,即便人类和黑猩猩的基因成功结合,培育出来的物种,也跟骡子和狮虎兽类似,没有实质的生物学意义。

多少年来,人类试图解开生殖隔离的意义是什么,事实上,这是物种进化过程中的一个最优方案。从进化的角度看,如果不存在生殖隔离,那么通过自然界进化和选择的机制就会失效,一旦如此,在各物种的基因能轻易结合的情况下,对抗未知的能力便大大下降。甚至于一些基因会在进化的过程中早早地消失。

而生殖隔离机制的存在,就保证物种基因库的完整和多样性。在保证了相互不干扰的情况下,物种的演进才能有一个持续的过程。

二、白种人、黑种人和黄种人为什么没有生殖隔离?

或许有人感到奇怪,既然存在物种间的隔离,那么人类各个人种之间,为何没有生殖隔离呢?

生殖隔离其实就是地域上的隔离,不同地区间的物种彼此间隔不能交流,经过漫长的岁月演化,才能形成彼此真正有差异的基因。人类虽然在肤色上存在差异,但事实上白种人、黄种人和黑种人三者之间真正分开的时间还不到10万年,从物种演化的角度看,这点时间还不足以形成真正生殖隔离上的机制。

再者,人类诞生以后,无论是原始社会还是有了文明之后,各大洲之间的人类,并没有做到真正严格意义上的相互隔离。亚欧大陆和非洲大陆上的人类,几万年间一直彼此有着交流。即使是美洲和大洋洲地区,在冰河时期,也有人类通过白令海峡之间的陆桥到达过美洲。而后再从南美地区,通过散落在太平洋上的岛屿,到达过大洋洲和澳大利亚。各大洲之间不间断的交流,使得人类并没有真正演化出生殖隔离机制。

虽然没有形成生殖隔离,但是不同地区的人类为了适应当地的环境,还是形成了肤色上的差异。

肤色的深浅取决于皮肤中黑素的多少,在高纬度地区因为紫外线强烈,黑素颗粒的数量和大小也会增加,也就是所谓被晒黑了。黑素是人体制造的天然防晒霜,用来吸收阳光中的紫外线。紫外线如果不被屏蔽掉,不仅会灼伤皮肤,更严重的是,会损害皮肤细胞中的DNA,进而诱发恶性的皮肤癌—黑素瘤。而在高纬度地区,阳光中的紫外线反倒不那么强烈,如果黑素过多的话,反倒会阻碍人体对维生素D的吸收,所以从低纬度到高纬度地区,肤色就发生了显著的变化。

延伸阅读:人类的远古祖先是非洲人?

目前,很多古人类学家支持人类的远古祖先是在非洲,这被称为“非洲起源说”,或者人类单地起源说。

“非洲起源说”在1987年由美国加州大学伯克利分校教授正式提出,认为20万年前非洲的直立人进化而来的早期智人进化为现代人,在约5万年前这些现代人走出非洲,成为世界各地人类的祖先。

中国科学院院士分子生物学家金力表示,利用分子人类学,并通过遗传学的工具对非洲、欧洲以及亚洲人种的母系线粒体和父系Y染色体进行分析,发现不同人种共同的祖先距今天的时间为14.3-14.4万年。早期智人进化为今天的现代人,然后现代人再走出非洲。分子生物学的结论,为‘非洲起源说’提供了强有力的证据。

物种的演化是一个动态的进程,受地域、时空、环境的影响而缓慢发生。即使在当下,不同地区的人类依旧进行着演化,只是因为这个过程漫长,用人类自己的时间维度去衡量,感觉不出来罢了。

参考资料:

[1]人类起源:现代人类“可能来自博茨瓦纳”[N].BBC,2019.10.29

[2]肤色深浅的奥秘[N].中国青年报,2009.8.26

[3]现代分子生物学如何力证人类“非洲起源说”?[N].澎湃新闻,2016.8.23

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