说好的生殖隔离,杂种是怎么产生的?杂交鲍存在哪些利与弊?

核心提示:中学课本告诉我们,物种之间存在生殖隔离。也就是属于不同种之间的生物无法产生可育的后代,这是大自然保证物种稳定性的重要机制。然而在生活中,所谓

中学课本告诉我们,物种之间存在“生殖隔离”。也就是属于不同种之间的生物无法产生可育的后代,这是大自然保证物种稳定性的重要机制。

然而在生活中,所谓的“杂交种”却经常出现在我们的视野,并且往往其性能要优于其父母亲本。例如著名的西盘鲍便是由日本西氏鲍(Haliotis sieboldii)与皱纹盘鲍(haliotis discus)选育系杂交产生的。

说好的生殖隔离,为什么没有起效呢?

● 首先我们需要了解什么是“杂交”

在遗传学上,只要是一对基因不同的两个个体进行交配的过程,就称为杂交(hybridization),由杂交产生的子代个体称为杂种(hybrid)。也就是将同一物种内的生物相交配的情况也考虑了进去。

但在育种和生产实践中,杂交一般是指遗传类型不同的生物体之间相互交配或结合而产生杂种的过程。

我们这里讨论的是不同种之间生物的杂交。

● 什么是“生殖隔离”?

生殖隔离是指由于各方面的原因,使不同种的生物类群之间在自然条件下不交配,即使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代的隔离机制。

也就是说,不是一个物种的两个生物,是无法相交配产生有繁殖能力的后代,并不断繁衍下去的。

生殖隔离是物种与物种之间的分界线,是鉴定物种的最基本依据。它的存在,使得表达遗传性状的基因只能在种内交流,而不能在种间交流。

设想:“如果没有生殖隔离”

● 为什么存在“生殖隔离”?

    

造成生殖隔离的原因如下:

      ●地理隔离

      ●季节隔离

      ●生理隔离

第一,无法交配。

这可能是由于个体之间存在地理上的隔离,例如二者之间有一条无法跨越的大河;也可能是两个物种之间个体差异悬殊,例如老鼠和大象在自然情况绝不可能进行交配;或是动物存在性选择,即动物只选择同种的异性个体交配,而拒绝异种个体。

第二,无法受精。

即使在机缘巧合之下,或是通过人工手段二者的精子与卵子相遇了,也有很大的可能无法受精。这是因为物种A的精子与物种B卵细胞的表面配体受体不匹配。

就像一把钥匙配一把锁,不配套的就不能结合,所以产生不了受精卵。

第三,胚胎无法发育。

假设表面受体类似,使得受精成功。也往往会出现两套染色体结构相差甚远,两套负责发育和代谢的基因不一样,他们各自表达出一堆奇怪的蛋白。导致受精卵分裂几次之后就乱了套,代谢紊乱,根本无法发育成一个个体。

第四,后代无法生殖。

例如骡子的出现。由于驴和马的亲缘关系够近,成功受精,成功胚胎发育,成功生下了骡子。可惜骡子的染色体是奇数,生殖细胞不能平分,也无法产生有效的生殖细胞。

(只有染色体是偶数,且结构差异不大时,生殖细胞才能正常产生。)

可见,想要突破生殖隔离的壁垒有多不容易。

● 为什么有生殖隔离,却还能产生杂种?

这是因为,我们对“物种”的定义并非纯粹客观。

Species(物种)的定义有7个最为主要的概念,而这7种概念又能衍生出20多种定义。

我们中学课本中关于“物种”的定义,叫做“生物学物种(Biospecies)”,这种定义方式强调“生殖隔离”这一概念。因此在这个体系下,物种在演变过程中产生了生殖隔离,我们便认为一个新物种诞生了。

于是我们反推得出:“物种之间都存在生殖隔离”。反复的知识洗礼,让这一观点深入人心,以至于当我们看见世界各种神奇的可能性全都视而不见,可谓“定义至上”。

然而事实告诉我们,“物种之间存在生殖隔离”并非绝对,我们对物种的定义也并非纯粹客观。

“物种”定义的夹缝区,不属于同一物种,却能正常进行交配繁衍的亲本相遇,杂交种便产生了。

“斑马驴”(Zebroid)

● 在育种上如何克服远缘杂交的壁垒?

       我们知道,利用不同种类生物的优势,可以得到一个具有综合优势的优良品种。但是亲缘关系较远的物种之间,想要克服杂交不孕或杂种不育的壁垒,可并非容易的事。

       在传统育种中,有哪些方法可以提高远缘杂交从成功率呢?

1、亲本的选择和配组

       要考虑亲本的亲缘关系、双亲核型相近程度、基因组差异、核质相容性以及酶的基因作为或表达时空顺序不同等,选择合理的亲本配组。

2、混精受精

王祖熊等(1985)报道,在鲮(♀)与湘华鲮(♂)的属间杂交中,采用几个远缘种父本的混合精子与母本卵子受精。结果发现少量的母本种精子能促进卵子分泌出相应的生物酶,带动并引导异种精子受精,提高受精率。

3、回交法和染色体加倍法

此方法一般在鱼类中使用,且技术较为成熟。例如鳇(♀)×小体鲟(♂)产生的杂种为雌性不育、雄性可育。然后用性腺发育成熟的雄性杂种与鳇鱼(♀)回交,便可产生回交种“鳇鲟”。

总之,大自然的演化复杂而神奇。人们设定一个又一个的定义,只是为了方便后人理解,并非束缚事物本身。

科学的严谨必不可少,但开放的思想与探索的勇气则更为重要。踏着已有的知识阶梯,拥抱自然,享受自然,这才是人类探索自然的初心不是吗?

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