刷到動(dòng)物園里蹦跶的猴子,誰(shuí)沒(méi)偷偷冒過(guò)一個(gè)離譜念頭:咱們和猴子有共同祖先,就沒(méi)可能打破界限嗎?答案其實(shí)早定了——生殖隔離這道無(wú)形的“基因鐵墻”,早把人和猴子劃成了永不互通的兩個(gè)世界。這不是主觀判定,而是刻在DNA里的死規(guī)定。可這道墻到底是怎么焊死的?為啥共享遠(yuǎn)古祖先的我們,連基因交流的門(mén)縫都沒(méi)有?
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染色體融合才是關(guān)鍵 數(shù)量差異只是幌子
提到人和猴子的區(qū)別,很多人第一反應(yīng)就是染色體數(shù)量不一樣。
人類有23對(duì)染色體,而黑猩猩、大猩猩這些近親都是24對(duì),猴子的染色體數(shù)量差異更大,比如常見(jiàn)的獼猴只有21對(duì),金絲猴的染色體構(gòu)成和人類更是差得老遠(yuǎn)。但這里要提醒一句,染色體數(shù)量多少,并不是生殖隔離的核心原因。
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舉個(gè)實(shí)際例子,西歐的野豬染色體數(shù)量是36條或37條,日本野豬則是38條,可這兩種野豬相遇后完全能正常交配,后代也能順利繁殖。
還有野牛和黃牛,前者56條染色體,后者60條,雜交出來(lái)的后代照樣有生育能力。這么看來(lái),單純的數(shù)量差異,根本擋不住物種間的基因交流。
真正讓人類和靈長(zhǎng)類徹底分道揚(yáng)鑣的,是一次關(guān)鍵的染色體融合事件。
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大約500到700萬(wàn)年前,我們的遠(yuǎn)古祖先體內(nèi)兩條染色體發(fā)生了融合,形成了現(xiàn)在的人類2號(hào)染色體。這次融合不只是少了一對(duì)染色體那么簡(jiǎn)單,更是徹底重構(gòu)了基因的調(diào)控模式,連和語(yǔ)言能力密切相關(guān)的FOXP2基因表達(dá)都受到了影響。
這次偶然的融合的是人類演化的“分水嶺”。
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它一方面推動(dòng)了人類智慧和語(yǔ)言能力的飛躍,讓我們逐漸脫離動(dòng)物的原始屬性。另一方面也直接阻斷了和其他靈長(zhǎng)類的基因兼容,相當(dāng)于在基因?qū)用嫔习聪铝恕案綦x鍵”。
上海交通大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)曾解析過(guò)獼猴的完整基因組,發(fā)現(xiàn)獼猴和人類在染色體結(jié)構(gòu)上的差異,遠(yuǎn)不止數(shù)量那么簡(jiǎn)單,僅著絲粒結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度,獼猴就比人類平均長(zhǎng)3.83倍,這種結(jié)構(gòu)上的根本不同,讓基因配對(duì)從一開(kāi)始就無(wú)從談起。
染色體融合帶來(lái)的連鎖反應(yīng)還不止這些。
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人類基因組中負(fù)責(zé)核糖體合成的rDNA序列,分布在5條染色體上,而獼猴的rDNA只固定在10號(hào)染色體上。這種分布差異看似微小,卻直接影響了基因復(fù)制和表達(dá)的效率,進(jìn)一步拉大了人和猴子之間的基因鴻溝。
基因組的聯(lián)防聯(lián)控 筑牢最后一道防線
很多人以為生殖隔離是某個(gè)基因在起作用,其實(shí)不然。這更像是基因組層面的“聯(lián)防聯(lián)控”,多個(gè)基因相互配合,共同筑牢物種邊界,而且這種隔離程度會(huì)隨著基因差異的積累越來(lái)越強(qiáng)。
就像兩個(gè)不同品牌的機(jī)器,零件規(guī)格完全不一樣,強(qiáng)行組裝在一起不僅無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn),還可能直接報(bào)廢。
人類和黑猩猩的基因相似度大概是98%,別看只差2%,這其中藏著大量和生殖、發(fā)育相關(guān)的關(guān)鍵基因。
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而人類和獼猴的基因相似度更低,上海交通大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),僅人類和獼猴之間就存在93個(gè)固定的結(jié)構(gòu)變異,其中78個(gè)是染色體倒位,11個(gè)是著絲粒重定位,這些變異直接導(dǎo)致了基因表達(dá)模式的根本不同。
舉個(gè)實(shí)際例子,人類體內(nèi)有FOLH1和FOLH1B兩個(gè)基因拷貝,前者在大腦的少突膠質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá),對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)功能調(diào)節(jié)很重要。而獼猴體內(nèi)只有一個(gè)FOLH1基因拷貝,且在大腦多個(gè)細(xì)胞類群中廣泛表達(dá)。
造成這種差異的原因,就是人類在演化過(guò)程中,F(xiàn)OLH1B基因調(diào)控區(qū)丟失了一段1.4kbp的片段,導(dǎo)致這個(gè)基因徹底“失效”,同時(shí)FOLH1基因的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了重塑。
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除了核基因的差異,細(xì)胞核和線粒體之間的“配合問(wèn)題”也不容忽視。線粒體作為細(xì)胞的“能量工廠”,需要和細(xì)胞核的DNA協(xié)同工作才能正常供能。
人和猴子的線粒體DNA序列差異極大,即便精卵偶然結(jié)合,也會(huì)因?yàn)楹速|(zhì)不親和導(dǎo)致胚胎無(wú)法獲取能量,最終在早期就停止發(fā)育。
說(shuō)白了,人和猴子的基因“操作手冊(cè)”完全不兼容,根本無(wú)法共同構(gòu)建一個(gè)健康的生命體。
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這里還要補(bǔ)充一點(diǎn),性染色體上的差異更是無(wú)法逾越的鴻溝。
人類和猴子的性染色體MSY區(qū)結(jié)構(gòu)差異顯著,這個(gè)區(qū)域直接關(guān)系到生殖細(xì)胞的形成和發(fā)育,一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不匹配,就會(huì)導(dǎo)致生殖能力完全喪失。這也是為什么跨物種雜交大多無(wú)法產(chǎn)生可育后代,本質(zhì)上就是基因組的協(xié)同防御在起作用。
人類活動(dòng)能破局低階隔離 卻敵不過(guò)自然規(guī)律
有人可能會(huì)問(wèn),既然自然規(guī)律設(shè)定了隔離,那人類活動(dòng)能不能打破這道墻?答案是,能打破低階的行為隔離,但想突破基因?qū)用娴淖匀灰?guī)律,幾乎不可能。
在馬來(lái)西亞婆羅洲,科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)罕見(jiàn)案例:長(zhǎng)鼻猴和銀葉猴這兩個(gè)不同屬的物種,竟然產(chǎn)生了可育的雜交后代。
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深究原因,是人類活動(dòng)破壞了它們的自然棲息地,兩個(gè)物種被迫擠在狹小的空間里,原本的行為隔離被打破,才出現(xiàn)了這種跨屬雜交的情況。
但要注意,這種案例只發(fā)生在親緣關(guān)系較近的猴科內(nèi)部,而且極為罕見(jiàn),完全屬于特殊環(huán)境下的偶然現(xiàn)象。
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歷史上也曾有人嘗試過(guò)更極端的跨物種實(shí)驗(yàn),上世紀(jì)蘇聯(lián)科學(xué)家伊萬(wàn)諾夫就曾試圖培育人猿雜交后代。
他找了3只雌性黑猩猩,將人類精子注入它們體內(nèi),結(jié)果沒(méi)有一只成功受孕,后續(xù)實(shí)驗(yàn)也因?yàn)楹谛尚上嗬^死亡而被迫擱置,最終一無(wú)所獲。這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然爭(zhēng)議極大,但也從側(cè)面印證了,人和靈長(zhǎng)類之間的基因隔離根本無(wú)法突破。
現(xiàn)在,這類實(shí)驗(yàn)因?yàn)閭惱韱?wèn)題已經(jīng)被全球禁止,而且從基因規(guī)律來(lái)看,即便強(qiáng)行嘗試,結(jié)果也只會(huì)是悲劇。
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人類和猴子的基因差異已經(jīng)積累了數(shù)千萬(wàn)年,早已形成了無(wú)法兼容的遺傳體系,強(qiáng)行雜交不僅無(wú)法產(chǎn)生后代,即便出現(xiàn)偶然的胚胎,也會(huì)因?yàn)榛蛑滤蓝霈F(xiàn)嚴(yán)重畸形,根本無(wú)法存活。
人類活動(dòng)對(duì)物種隔離的影響,更多是破壞了自然的繁殖秩序,而非突破基因規(guī)律。就像獼猴屬的食蟹猴和恒河猴,原本在形態(tài)、行為上差異明顯,因?yàn)槿祟惖母深A(yù),它們的棲息地出現(xiàn)重疊,遺傳交流增多,但這也只是在同一屬內(nèi)的基因流動(dòng),并沒(méi)有跨越物種的本質(zhì)界限。
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上海交通大學(xué)的研究也發(fā)現(xiàn),這兩種猴子雖然能發(fā)生基因交流,但仍存在240Mbp的物種間復(fù)雜結(jié)構(gòu)差異區(qū)域,這些差異始終維系著它們各自的物種屬性。
別再誤解進(jìn)化 人類從不是猴子變來(lái)的
咱們必須糾正一個(gè)流傳最廣的誤區(qū):人類不是猴子進(jìn)化來(lái)的。
這個(gè)說(shuō)法其實(shí)是進(jìn)化論剛提出時(shí),學(xué)者們?yōu)榱送ㄋ捉庾x而打的比喻,沒(méi)想到流傳至今,變成了很多人的固有認(rèn)知。
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正確的理解是,人類和猴子擁有共同的遠(yuǎn)古祖先。就像漢獻(xiàn)帝和劉備,兩人有共同的祖先,但不能說(shuō)漢獻(xiàn)帝是劉備進(jìn)化來(lái)的,只是后來(lái)在發(fā)展過(guò)程中,一個(gè)成了皇族,一個(gè)成了平民,走上了完全不同的道路。
人類和猴子也是如此,在數(shù)千萬(wàn)年前,我們有著共同的靈長(zhǎng)類祖先,之后逐漸分化成不同的分支,各自朝著不同的方向演化,最終形成了現(xiàn)在的人類和猴子。
從演化時(shí)間線來(lái)看,人類和猩猩大約在1400萬(wàn)年前分離,和大猩猩約1000萬(wàn)年前分離,而和猴子的分化時(shí)間更早,距今已有數(shù)千萬(wàn)年。
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在這漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中,地理隔離先讓我們的祖先和猴子的祖先分開(kāi)生活,之后逐漸形成了不同的繁殖周期、求偶方式,行為和生理上的差異越來(lái)越大,基因差異也不斷積累,最終形成了全方位的生殖隔離。
很多人潛意識(shí)里認(rèn)為人類是“萬(wàn)物之靈”,即便承認(rèn)自己是動(dòng)物,也會(huì)強(qiáng)調(diào)是“高級(jí)動(dòng)物”,這種認(rèn)知讓大家對(duì)進(jìn)化關(guān)系產(chǎn)生了偏差。
再加上很多人分不清猩猩、猿和猴子的區(qū)別,看到外形相似,就想當(dāng)然地認(rèn)為存在直接的進(jìn)化關(guān)系。
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上海交通大學(xué)的研究也為這種分化關(guān)系提供了證據(jù),人類和獼猴在基因組結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)模式上的顯著差異,都是數(shù)千萬(wàn)年演化積累的結(jié)果,根本不存在直接的進(jìn)化關(guān)聯(lián)。
說(shuō)白了,我們和猴子只是擁有共同祖先的“遠(yuǎn)房親戚”,而非直系的進(jìn)化關(guān)系。
說(shuō)到底,這就是刻在基因里的自然規(guī)矩,誰(shuí)也沒(méi)法輕易改。那你覺(jué)得,要是以后基因技術(shù)真的夠厲害,咱們?cè)摬辉撛囍蚱七@種跨物種的隔離呢?
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