基因與有性繁殖

基因與有性繁殖

基因(遺傳因子)是遺傳的物質基礎,最少構成生命需要382個基因,是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。 有性繁殖是利用雌雄受粉相交而結成種子來繁殖後代的方法,也是人類的正常繁殖方法。

地球上每一個個體的生命形式的藍圖,無論是一個細菌或是一隻藍鯨,都被寫進了位於染色體上的基因中。而且,除了我們的紅血球和配子外,身體裡所有的細胞都包含了該個體遺傳指令的一套完整互補的編碼。這些化學指令手冊所包含的大量信息,是使人畏縮的。例如,我們人類的每個個體大約有10萬個不同的基因位於23對染色體上。據估計如果把這些數據都寫出來的話,按照每冊600頁計算,可能也需要1000冊才能完成。這是在一種被我們稱為脫氧核糖核酸(DNA)這種特殊蛋白質的分子排列中編碼的。當一種動物如蚜蟲進行無性繁殖的時候,只是對母親的遺傳手冊進行了簡單的複製,因此她的女兒是與她完全相同的複製品。然而有性繁殖卻十分精密地改寫了每個後代的遺傳指令,而且發生這種改寫的方式是生物化學上的一個奇蹟。
一個生物體擁有每個基因的兩個拷貝,一個來自父親,另一個來自母親,這些基因定位於每一個成對的染色體上。在精子和卵的形成過程中,在細胞分裂則會發生減數分裂的過程,這對於有性繁殖的過程是至關重要的,因為它使每對染色體分離,從而使每個性細胞里只有互補的基因中的一半。這時就產生了一種分子水平的“抽彩給獎法”,即每個精子和卵將會得到哪一套基因是隨機決定的。染色體的分配也是在互補的成對染色體之間進行交換的,在DNA的複製過程中,錯誤是不可避免的,由這些錯誤導致的結果就表現為突變或“變種”。例如藍色的虎皮鸚鵡,最初就是由一對正常的綠色鸚鵡父母所產生的變種。在精子和卵的形成過程中,會有大量的遺傳片段發生位置上的移動和改變。
當性細胞最終在授精過程中發生融合時,它們各自的基因結合在一起形成了一套完整的指令,從而製造出一個新的有機體,這個新形成的有機體與它的父母以及該物種的其他個體都不相同。由於身體是短暫而易逝的而基因或者至少可以說它們的複製品是永恆的,我們可以把一個生物體簡單地看成是為了製造更多DNA而由基因形成的一種工具。這是對“蛋生雞、雞生蛋,無窮無盡”的另一種說法。
DNA是基因的主要化學成分,它是令人驚奇的物質,自從公元元年那時起到現在,按總數1600億人計算,存在於精子和受精卵中、在我們人類的繁殖過程中起主要作用的DNA的總重量還不超過1克!那就是在過去的2000年中,關於人類所有的性慾、激情、妒忌以及慷慨的親代撫育行為的全部內容,僅僅是一茶匙的DNA
有性繁殖過程的創造力潛能是無法想像的。例如,如果永遠都具有生育能力,我們可以計算出一對夫婦能夠生育出5×1027個遺傳上不同的孩子。由於僅一個男人和一個女人通過有性繁殖就能夠實現如此巨大的變異性,不同的孕婦最後生育出完全相同的孩子這樣的機會就很難出現。就我們人類的數量來說遺傳改變的潛能是極大的,更不用說在夏季末要進行有性繁殖的蚜蟲種群了。
顯而易見,一旦有性繁殖的過程出現之後,進化就進入了高速發展的時期。而且雄性個體在這一過程中付出的可能比雌性還要多,原因就在於雌雄兩性個體各自的配子產生方式不同。產生精子的細胞分裂的次數,比成熟後形成卵的細胞的分裂次數要多得多。例如,一個男人一天可以製造出大約10億個精子,這些細胞所包含的大量DNA足夠圍繞我們地球兩圈。由於細胞分裂的次數太多,所以就為複製過程創造了大量出現錯誤的機會,並且某些已經改變了的基因,可能比它們的前身更容易發生變化。據研究,雄性個體基因的突變頻率是雌性個體的4—7倍,這個結果意味著生物的進化在很大程度上可能是由雄性來推動的。

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