人类和其他灵长类存在生殖隔阂吗?

人类是这个世界上唯一一个智人种,当然与所有现存的灵长类动物都存在明显的生殖隔离,因为生殖隔离本身就是让不同物种无法繁殖的隔离机制。关于人类与其他灵长类动物的生殖隔离,其实早在20世纪初,就有科学家做过长期的实验,而且都以失败告终。下面,我们来简单了解一下臭名昭著的“人猿杂交实验”以及其失败的原因。

首先,我们来看一下“人猿实验”

人属于灵长目人科人属智人种,而在现存的所有灵长目的动物中,黑猩猩是与人类的基因最为接近的物种,在许多资料中显示:人与黑猩猩的基因相似度达到了98.7%。这个数据来源于2002年发表在《科学》杂志上的一篇名为《人类与黑猩猩基因序列的对比与分析》上,这是一篇由中、美、韩、日等多个国家的顶级科学家组成的科研团队,通过对比二者DNA序列差异得出的(取了64116个黑猩猩的DNA片段与人类基因库中的基因序列进行的比对)。

所以,著名的“人猿实验”选择的就是与人类最为接近的黑猩猩。早在20世纪初,前苏联的生物学家伊里亚·伊万诺维奇·伊万诺夫就以人工授精技术在杂交领域中名声鹤立,他认为通过人工授精的方式,能够让许多动物杂交,以此产下新型的动物。而事实上,他也确实取得了一定的成果,比如斑骡(斑马和驴的杂交后代)、zubron(欧洲野牛与家牛的杂交后代)等等。

有了成功的经验,1924年伊万诺夫正式向前苏联政府提出了自己的“伟大计划”-“人猿杂交”,但是没想到的是这个计划既然被批准并且伊万诺夫还得到了一笔经费。之后在1926年,伊万诺夫来到了非洲,在同年的11月,他就从非洲带回了三只成年的雌性黑猩猩,经过长期的实验后,这三只黑猩猩终于成功的人工授精。但是,等待数月后,三只黑猩猩均没有怀孕,实验以失败告终。

这次的失败并没有打消伊万诺夫的热情,他想到了另一方法,那就是让人类作为授体,利用黑猩猩的精细胞进行人工授精。但是,这个提议遭到了当时法国官员的否定(当时进行试验的西非是法国的殖民地)。之后,伊万诺夫不得不带着20只成年健康的黑猩猩返回前苏联,但是由于长途的运输,这20只黑猩猩到达前苏联的阿布哈兹时,仅剩下了4只。

不过,回到前苏联后,这次伊万诺夫找到了女性志愿者,而且还是五位。但是,好景不长,就在实验要进行的前夕,4只黑猩猩相继死亡,让实验不得不暂时搁浅。到了1930年,伊万诺夫又弄到了一大批成年雄性黑猩猩,此时万事俱备,但是就在实验开始的前夜,伊万诺夫被逮捕,随后流放于哈萨克斯坦。不过,就在第三年(1932年),伊万诺夫就被释放了,但是释放后不久他就死于中风。最终,“人猿实验”以失败告终。

“人猿实验”失败的原因

伊万诺夫的人工授精杂交实验确实取得过成功,但是仅限于亲缘关系非常接近的物种,比如斑马和驴其实都是马科马属下的物种,而且人工授精本身就将生殖隔离的自然屏障打破了,因为在自然环境下,两个不同的物种受生态位、发情期、地理的隔离,是不会有繁殖行为的,而人工授精没有了这些隔离机制。

其次,生殖隔离的定义本身就不局限于两种动物不交配,还有交配后不产生后代以及产生后代,但后代不具备生育能力。事实上,在人工干预下,同科同属不同种的动物确实能够一定几率的产下后代,比如骡子、狮虎兽都是这样产生的,不过,这些杂交的物种都几乎不具备繁殖能力而已。这是因为同科同属的物种亲缘关系接近,精卵细胞是有一定几率会结合的。

但是,同样的方法放在人和黑猩猩上就不太好用了。首先,人是人科人属智人种,而黑猩猩是人科黑猩猩属,也就是说人与黑猩猩从属开始就已经分道扬镳了,从亲缘关系上看,人类与黑猩猩都不如驴和马近,因此,亲缘关系越远的物种,本身的生殖细胞就不容易结合。

其次,人的染色体有23对,而黑猩猩的染色体为24对,在结合时,就是来自人和黑猩猩的各一半的染色体的结合,也就是23+24等于47条,47条染色体是无法成对的,所以,在结合时,总是有染色体无法匹配成功。

第三,黑猩猩与人的基因相似度虽然非常的高,但是,这个数据也是基于四十多万个碱基对比后的结果,而人身上有31.6亿个碱基对。所以,这个数据只有参考价值。并且这个相似度并不代表着亲缘关系的远近。况且,人与黑猩猩虽然有着共同的祖先,但是早在600多万年前,人类的祖先就与黑猩猩的祖先分开演化了,经过了如此漫长的时间,在完全不同的环境下生存,在不断的演化过程中,早已经天差地别,甚至说人与黑猩猩的亲缘关系都不如狮子和老虎近。

总结

生殖隔离从“种”开始就已经存在了,而人和黑猩猩是同科不同属的动物,当然存在生殖隔离。而且黑猩猩与人的基因相似度高,只是证明我们有共同的祖先,但是在几百万年的独立演化中,我们早已经与黑猩猩相差甚远,比如习性、染色体数目等等,所以,人与 所有灵长类动物都存在生殖隔离。

当然,从目前物种杂交的情况下,同科不同的属的动物有成功杂交的,比如山羊和绵羊(牛科下的不同属),但是二者能够成功产下后代的几率太低了,低到什么程度呢?比同科同属不同种的动物几率还要低(狮虎兽的产生率不足1%,而且成功发育并产下的几率仅占1%的1%)。由此可见,人科下的不同属物种也有极低概率会产生后代,但是后代不具备生育能力,况且受生殖隔离的约束,如此低的产出率,研究又有什么意义呢?

人类和其他灵长类存在生殖隔阂吗?

黑猩猩的智力是仅次于人类的灵长类动物。它们的行为和社会性都近似于人类,而且与人类都源于共同祖先。只不过在演化的道路上,黑猩猩与人类祖先在大约600万年前开始分道扬镳。

演化至今,人类的染色体数是23对,而黑猩猩的染色体数却是24对,并且除了黑猩猩,其它如倭黑猩猩、大猩猩等类人猿都是24对染色体。

这意味着,在几百万年前人类祖先丢失了一对染色体。

有一种理论是说,当两个不同物种的染色体数目不一致时,它们的精子和卵细胞中的染色体无法全部联会配对。

再解释得更深一些,由于细胞内无同源染色体(异源二倍体),因此无法进行正常的减数分裂,也就不会产生正常的生殖细胞(配子)。

简单来说,它们产生的后代即使能成活,这个后代也很难再有生育能力。

但是,很多实例却可以证明这个理论并不适用于所有生物。

比如家马的染色体数是64条,而驴的染色体数是62条,它们能生出63条染色体的骡,这种骡绝大多数没有生育能力。

但是家马和另一种有着66条染色体的普氏野马却可以生下具有繁殖能力的65条染色体的后代。

63不行65行,上哪儿说理去。这显然有悖于生殖隔离的机制。

还有,野猪可划分为27个亚种,它们的染色体数在36~38之间,如欧洲野猪36或37,日本野猪38,家猪也是38,然而它们彼此之间却都没有繁殖障碍。

再举一个例子,作为家畜的水牛,可分为河流型和沼泽型两个类群,我国水牛绝大部分为沼泽型,只有云南槟榔江的水牛属于河流型。

沼泽型水牛的染色体数是48条,河流型水牛是50条,按理说这俩兄弟也是妥妥的生殖隔离,而事实却啪啪打脸。沼泽型水牛和河流型水牛之间并无生殖隔离,仍然属于同一个物种下的不同亚种。

显然,染色体数目的差异未必是造成生殖隔离的主要原因。

那么,人类与黑猩猩之间还会存在生殖隔离吗?

这仍然是个很复杂的问题,其中最主要的原因是不能进行活体实验,这会触及当今社会的伦理与法律的底限,就连科学家也不能轻易尝试。

那我们只好试着从现有的杂交生物中去寻找共通点,以此来推测人类与灵长类之间是否真的存在生殖隔离。

其实,自然界中的植物没有义务要遵守生殖隔离机制。

植物界的“节操”早已碎了一地

目前,植物界有33.5万个植物种类,其中有超过7万个品种都是杂交而来。

比如柑橘类植物就是由橘子通过杂交形成的新物种。

在杂交过程中,它们和子代的关系乱得一塌糊涂,其中,柚子和橙子生成了青柠,橘子和橙子生成了柑子,橙子和柚子生成了葡萄柚,橙子和青柠生成了柠檬。

“剪不断,理还乱,是离愁,别是一般滋味在心头。”

还有我国著名的杂交水稻,也是由两个在遗传上有较大差异的水稻品种杂交而来。

“既然自然界存在“天然杂交稻”,只要我们能探索出其中的规律,就一定能够培育出人工杂交稻来。”

当时,袁隆老平先生花了两年多时间,在仔细甄别14000多个稻穗之后,才找到6株自然杂交的雄性不育水稻。然后又花了4年多时间,在一千多个品种上做了上万次的测试,以及三千多次的杂交实验,这才培育出了养活上亿人口的优质杂交水稻来。

据说市场上每卖出去10碗过桥米线,就有一碗是出自袁隆平的杂交水稻。

再举一个比较极端的例子,法国比利牛斯山上生长着一种极为特殊的蕨类植物,它竟然是由木属植物蕨属植物杂交而生。经过DNA分析,这两属植物在6000多万年前就已经分开进化。

这种蕨类植物是已知杂交生物中进化差距最大的,从生物分类的角度来看,相当于“人类与狐猴”的杂交结果。

植物界这么没有“节操”,其实动物界也好不到哪去

与植物的被动杂交不同,动物有了行动的能力,它们之中出现了很多“跨界”者,因此动物界的杂交行为一样进行的如火如荼。

有一种棘皮动物门的紫海胆作为母本与软体动物门的笠贝、贻贝和环节动物门的环虫分别有了杂交行为。

在杂交过程中,这三种小动物的精子虽然也会进入紫海胆的卵子之中,但似乎只起到了刺激卵细胞发育的作用,并未参与子代细胞核的形成。所获得的杂交后代也全都是像海胆的幼体。

按理说门间动物分开演化的时间可追溯到几亿年前。这些也不算低等的小动物,竟然还能跨物种彼此互相吸引。即使它们不在乎染色体数目的多少,这种谜之行为也着实令我们人类大开眼界。

还有在大约80~100万年前,与人类分开演化的尼安德特人和丹尼索瓦人,他们也和人类祖先突破了生殖隔离的限制。

其实,尼人和丹人与人类祖先的关系并不算遥远,从严格意义上来说,他们仅仅是被地域远隔的人属亚种。

而且有研究发现,在我国与蒙古、俄罗斯和哈萨克斯坦相互接壤的阿尔泰山脉处,有一个山洞里竟然发现了尼人和丹人共同生活的痕迹,经过DNA检测,这个尼人有1%的基因是从智人而来,而这个尼人又影响到了丹人超过0.5%的基因,当然还有别的未知人种对丹人基因也有贡献。

如今人类的基因组中大约含有1%-3%的尼人基因,以及不到0.2%丹人基因,不过在东南亚、美拉尼西亚和澳洲原住民的基因组中丹人的基因能达到3%-6%。

以上表明了人类祖先在走出非洲后与尼人、丹人或者其他人种都有过杂交行为。

但尼人和丹人的Y染色体和线粒体并没有传递下来。

这是因为他们的Y染色体携带的若干“次要组织相容性抗原基因”会遭到女性人类祖先免疫系统的攻击,所以女性人类祖先和他们中的男性交配后不可能生下男孩,只能生女孩,而且女孩的再生育能力比较低。

由此看来,尼人、丹人和人类祖先并不存在完全的生殖隔离。

“自然知识的每一个大进步都包括对权威的绝对否定。”

人猿实验

在人类历史上,还真的有科学家敢于进行人猿生殖实验。

1927年,白俄罗斯报纸《俄国时代》刊登一则消息,内容是苏联科学家伊里亚·伊万诺维奇·伊万诺夫进行的一项人类同黑猩猩的生殖实验。

这项实验震惊了全世界,并让苏联科学家名誉扫地。

但由于种种原因,三次实验均没有成功。

1930年12月,苏联警察逮捕了伊万诺夫,他被流放到哈萨克斯坦,实验也被迫中止。一年后伊万诺夫因动脉硬化去世。

时至今日,有人分析称,如果实验所用的精子和卵子结合成功,其产生的配子一般分为6种类型,其中只有1/3的概率可能产生健康个体,另外2/3发生早期流产的概率极高。

因此当年伊万诺夫的失败便不足为奇了。

后果

自然界普遍性的生殖隔离机制还是有它存在的道理的。

比如雄性黑猩猩的睾丸很大,大约相当于它们大脑的体积;而且黑猩猩长有阴茎骨,这东西不需要靠勃起便能提高交配和繁殖的成功率。

是不是有人很羡慕这根骨头的存在,因为没这软骨,我们只能靠海绵体充血逼迫软组织硬挺。

大家可以试着想一下,一旦有上述两种特征的人类出现,这地球岂不是要乱套了。

结语

在创造新物种这件事上,人类一定要小心谨慎。

人类和其他灵长类存在生殖隔阂吗?

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