最古老的鹿,染色体比果蝇还少
芒硝是世界上最有趣的鹿。它只有狗那么大,是最老的鹿。它有鹿角,但在战斗中用象牙,甚至大声吠叫来吓唬敌人。然而,最有趣的不是这些,而是它的染色体比地球上所有的哺乳动物都少。
最常见的一种麂是印度麂,它的雌性只有6条染色体,而雄鹿只有7条染色体,比果蝇少8条染色体。你可能想知道这只史前袖珍鹿是如何携带如此少的染色体走向灭绝的,以及它曾经是如何生活在这些染色体上的。事实是,科学家有一个强有力的解释来证明他们在进化过程中染色体是如何减少的。然而,我们刚刚发现,一些生物体似乎受益于染色体重组,而不是每一个DNA坚持自己的位置。
那么,印度麂是如何进化到现在只剩下几条染色体的,我们有可能更好地理解进化的意义吗?大多数染色体序列是融合的。首先,这是一个非常罕见的事件,但并不完全是因为它,麂科的染色体丢失了。
染色体的数量从几十条变成了几条。
一般来说,每种动物都有相同数量的染色体,也称为核型。人类共有46条染色体(23对,一半来自母亲,一半来自父亲)。一些哺乳动物,如赤兔,有多达102条染色体。根据物种的不同,麂最多可以有46条染色体,至少只有6/7条。
(四种哺乳动物的中期染色体,一只印度麂2n=6,七只兔子2n=102,一只西伯利亚狍2n=70 +14 B,一只外高加索雌性鼹鼠2n=17)
在麂存在的漫长历史中的某个时期,它们的两条染色体在配子(精子或卵子)的末端融合在一起,最终形成染色体较少但较厚的后代。在漫长的进化过程中,许多融合的染色体已经成功地遗传了下来,只产生了6或7个现代印度麂的基因组。
你可能会问,染色体的缺失对他们的DNA无害吗?它们如何在染色体越来越少的情况下繁殖和生存?
尽管有时遗传中的染色体错误会导致严重的后果(其中最著名的是唐氏病),但染色体融合并不有害。德克萨斯理工大学的生物学副教授大卫·雷说,如果你把染色体想象成一本信息集的书,你就会明白为什么染色体融合是无害的。如果一个染色体是一本书,染色体融合就是将两本书按顺序串联起来。他们记录的信息还在,阅读顺序也没有混乱。它只是成为一个整体,而不是分成两部分。
事实上,许多物种都经历了染色体融合,但很少像麂一样。我们人类现在有46条染色体,但是我们的“亲戚”灵长类动物有48条染色体。几百万年前,两种灵长类动物的染色体融合产生了人类第二号染色体。
人类和黑猩猩可能在1000多万年前就已经分离了。由于染色体融合,人类的染色体比他们少。只有麂的祖先在十分之一的时间内融合了20条染色体,速度稍微快一点。然后问题又出现了,为什么麂的染色体融合速度会加快这么多?
粘性染色体可能导致麂过度进化。
尽管我们在40年前就知道麂的染色体变化是由于融合引起的,但直到DNA测序技术变得更加成熟,我们才最终解释了为什么会有这么多融合的染色体。首先,麂的染色体端粒具有独特的DNA序列,能够主动刺激DNA重组或混合。这将使它的端粒比其他哺乳动物的更粘。
此外,亚洲不断发现新的麂科物种,每一种都有自己独特的核型。从20世纪80年代末到90年代,中国、越南和缅甸出现了大量的新麂(1988,贡山麂;1994年,越南麂;1997年,安南·蒙泰克;1999年,叶麂是20世纪所有哺乳动物中出现最快的新物种。有趣的是,它们的染色体融合似乎与印度麂完全不同,其中一些染色体的融合率低于10,而且它们的序列也不同。了解以上内容后,看到这个结果就不足为奇了。毕竟,它们的端粒粘性比其他动物更强,融合速度自然更快。
除了这些记录在案的融合,像雷这样的专家只能推测,但不能确定染色体融合对新物种有益。
他说:“你可以看到染色体较少是一个优势,因为它使细胞分裂更容易。相反,染色体错误也是正常的,有时发生在细胞分裂期间。丢失携带较少信息的小染色体对细胞的影响较小。”
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