生殖隔离(人类回交)

圈圈笔记 38

开门见山:回交是指两个品种通过杂交之后,所产生的子一代与它的两个亲本中的任意一个再进行杂交的方式,用回交方法所产生的后代则称为回交杂种。在育种工作中,科研人员常利用回交的方法来加强杂种个体中某一亲本的性状表现,是检验子一代的基因型的重要方法。

我们都知道,早在原始社会末期(新石器时代),由于人类活动范围越来越大并逐渐向平原或河谷等地势相对平缓的地带聚集,不仅可狩猎的动物变得相对较少,而且捕获猎物的难度也增加,受自然环境的影响极大,基本都是靠天吃饭,饥一顿饱一顿的日子也就如同家常便饭一样。

​为了更好的生存,减少自然环境的不利影响,人类便将那些一时吃不完的动物圈养起来,而在圈养的过程中,有些动物还产下了幼崽,这些幼崽逐渐开始与人接触并逐渐变得温顺起来,这便成为人类驯化动物的开始。其中猪、牛、羊成为人类最早的肉食来源之一,而狗以其灵活机警成为人类抓捕猎物的助手和忠实的朋友。

随着人类社会的发展和科学技术的进步以及丰富的经验不断积累,人类所掌握的生物遗传的规律也越来越多,经过不断的育种,将动植物优秀的基因传递下来更好地服务于人类,例如水稻抗倒伏、抗病虫害以及耐旱等性状越好就越有利于提高单位产量,从而丰富米袋子。

不过人类在动植物的驯化史上并不是一帆风顺的,而是经过了漫长而又曲折的过程,在反复的实践中不断取得突破,才有如今较为丰富的食物可供选择。其中在动植物的繁殖上,有一种涉及到伦理道德的育种方法,叫做回交。

动植物的回交行为

上文中讲到,回交是子一代与它的两个亲本中的任意一个再进行杂交的方式,紧抠字面意思就知道这属于一种繁殖方式是有血缘关系的近亲繁殖。

由于植物与动物不同,一方面植物没有神经系统,故而没有感知疼痛的能力,另一方面自然状态下植物一旦生根发芽就不会自行移动,因此在繁殖上就不可避免回交行为,例如蜜蜂、蝴蝶等昆虫在吸食花蜜的过程中亦或是风力作用下会将子代花粉传播到亲代粉上进行回交,此外还有一些自交授粉且自然状态下属于纯种的植物,如棉花、水稻、小麦、豇豆、豌豆等。

正是由于植物没有痛感,因此回交在植物基因提纯上应用的比较多。

而动物有痛觉神经感受器,具有感知疼痛的能力,由于回交或自交既不利于产生基因的多样性,而且还有可能将一些隐性致病基因提纯加强,这些反而不利于种群的进化,因为基因多样性的减小会导致物种退化甚至遭到灭绝。

现实生活中就有很多动物避免回交或近亲繁殖的实实在在的案列,如狼崽成年后就会离开狼群,一方面是受领地和食物的限制,狼群的数量有一定的极限,其成员数一般在在几只到30多只;另一方面就是雌性有限,为了狼群的稳定和种群的演化,狼群中的一部分就不得不迁出原有领地自建或融入其它狼群,狼的分布范围广了,生存能力就会增强。

但是对于濒危动物来说,近亲繁殖就不可避免了。以我国的十大濒危动物之一的华南虎为例,目前在野外的已灭绝,而散居在各地动物园中人工饲养或野外驯化的100多只华南虎都是上世纪50~70年代捕获的6只华南虎的后代。因此,要增加华南虎的种群数量就不得不进行近亲繁殖了。

回交在濒危动物中的实践

笔者在前文中讲到,回交属于一种近亲繁殖,而濒危动物由于种群数量有限,尤其是整个物种只剩下一个个体的时候,为了保护这类物种科研人员就不得不采取回交这种方式。

​被称为生物进化活博物馆的科隆群岛(加拉帕戈斯群岛)隶属于厄瓜多尔,这是一个距离南美洲海岸线以西约1000公里的太平洋海面上的一个群岛,该群岛由海底火山喷发的熔岩凝固而成的13个小岛和19个岩礁组成,占地面积约7500多平方公里。

加拉帕戈斯群岛虽地处赤道附近的低纬度,但也处在秘鲁寒流和赤道暖流的交汇处,因此形成了多样性气候,再加上火山地貌的特殊自然环境和四周被汪洋大海阻隔,群岛上动植物长期与世隔绝自行生长发育,形成了独特而完整的生态系统。1835年著名生物学家达尔文随小猎犬号到加拉帕戈斯群岛进行了一个多月的考察研究,他深深地被群岛所特有的奇特生物所吸引,这也促使他后来提出举世闻名的生物"进化论"。

据统计,在加拉帕戈斯群岛上生活着700余种地面动物,其中以加拉帕戈斯象龟和大蜥蜴闻名世界,此外还有企鹅、海豹、海狮等这些原本属于寒带的动物也经常在周边的海域现身。另据统计数据显示,作为加拉帕戈斯群岛明星片的巨龟——加拉帕戈斯象龟一共有14种,其中有一部分已绝灭或者野外绝灭,其中就有一种行动非常缓慢每小时仅能移动200~300米的平塔岛象龟。

1971年地球上仅存的一只平岛塔象龟乔治被美国动物学家发现,由于没有其它个体存活,因此乔治又被称为孤独的乔治,并且只有孤独的乔治这一个个体也意味着在自然条件下无法继续繁衍而最终走向灭绝。

为了使平塔岛象龟不被灭绝,科学家想法就是通过回交来实现,也就是将平塔岛象龟与其它种类的象龟进行杂交,所产生的后代再与乔治进行回交,经过数年的繁殖这种不是纯种的平塔岛象龟的个体数量就会增加,并且后代也更接近乔治的特征。

​​但令人遗憾的是,由于平塔岛象龟与其它品种的象龟之间存在生殖隔离,乔治并没能留下后代于2012年6月24日在加拉巴戈斯国家公园孤独的死去,至此平岛塔象龟也被宣告灭绝。

动物回交应用

相比植物的回交,动物回交的应用相对较少,究其原因是动物具有感知疼痛的能力,一旦一些隐性遗传疾病被提纯,其个体生存乃至种群演化都将受影响。​

但在魔性和利益的驱使下,为了得到某一动物特定的性状,一些人会残忍地让这种动物进行回交,比较典型的加拿大无毛猫(也被称为斯芬克斯猫)。

1996年加拿大一名养猫爱好者发现一窝只有耳朵、鼻子、尾巴等部位有些又薄又软的胎毛外,其余部位均无毛且皮肤多皱有弹性的猫仔,这种无毛猫解决了一些人爱猫却又对猫毛过敏的问题,于是他灵机一动想到了一个新商机就是培养无毛猫这个新品种,其方法就是经过精心选育,将一只猫毛最稀疏的小公猫与那只母猫回交,最终得到纯度更高的无毛猫。

尽管后来的确得到了无毛猫这个新品种,并且这种猫具有性情温顺、无攻击性、活泼聪明、对主人忠诚以及能与其它猫狗相处等诸多优点,但其长相古怪并带有邪恶恐怖的色彩,故而一开始很难被人接受。

而且最为主要的是,加拿大无毛猫存在诸多的缺陷,除了一些遗传性疾病会降低生存质量外,还有体温高且多汗、对光线敏感以及对外界温度调节能力差等也需要猫主人花更多的时间照顾。

总结

回交实际上就是一把双刃剑,用得好既可以提高粮食和经济作物的产量造福人类,也能挽救濒危动植物,维护地球生物多样性;但用得不好则会带来严重灾难,尤其是动物的回交最为明显,至于有没有牵扯到伦理道德问题这个就需要从多维度加以定论。

当前,全国上下都在倡导绿水青山就是金山银山的理念,只有切实加强生态环境保护,才能有效维护生物多样性,实现人与自然和谐发展。

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