两只老鼠为什么可以一直繁衍,而不发生基因塌陷?

题主问的应该是关于近交系动物的问题,在近交系动物中,最具代表性的就是近交系小鼠和Wistar大鼠了,所谓的近交系动物是指至少连续20代以上都是由亲代和子代或者是同胞兄弟姐妹交配而培育的、近交系数大于98.6%动物品系。目前世界各地实验室中最常用的实验动物就是近交系小鼠和Wistar大鼠。这就出现了一个问题:我们都说近亲繁殖会导致近交衰退(也就是所谓的基因塌陷),那么为什么还会出现近交系动物呢?我们一起来探讨一下这个问题。

在开头我们说了很多相对专业的术语,所以许多小伙伴会看得迷迷瞪瞪,不过没关系,我们接下来先来展开的一一的慢慢的说:

首先是近交系动物。近交系动物简单的说就是有一对雌性动物共同参与繁殖,它们就是亲一代,它们繁殖产生的后代无论是几个我们称之为子一代。此后,子一代会慢慢长大,而亲一代还会繁殖产生新的子一代,子一代长大又能繁殖新的子一代,此时不同时期出生的子一代(兄弟姐妹)近亲繁殖,也与之前的子一代,甚至是亲一代再次繁殖,一直持续了20代以上。此时,如果所有个体的近交系数大于98.6%,那么这个动物群体就被称为近交系动物。

其次是近交系数。近交系数是指近交系动物中每一个个体与其他个体的基因座的相似度,而近交系数大于98.6%,简单的说就是在这20代以上的近亲繁殖中,每一个个体的基因高度的重合和稳定。

最后是近交衰退。近交衰退简单的说就是由于物种近亲繁殖导致的适应能力下降的现象。我们举个例子,在一个环境中,灰色的兔子更有利于自己的隐蔽,但是,灰色兔子的隐性基因中,有棕色毛发的基因,当近亲繁殖时,就会很大的概率将这种不利隐性基因变为显性基因,出现棕色的兔子,而棕色的兔子更容易暴露在天敌的视野中。

当然,除了毛发颜色外,近亲繁殖还会导致许多不利隐性基因变为显性基因,于是先天性发育不足、抗病能力差等等不利基因也越容易被激发出来。在自然界中,动物们都在尽量地避免近亲繁殖,所以狮群会在雄狮长到2-3岁时,把它们驱逐出狮群。因为一旦近亲繁殖就可能会大概率地导致后代的生存能力下降,而被自然淘汰掉。

既然近亲繁殖的弊端如此之多,为什么还会产生近交系动物呢?

首先,近交系动物都是在人为干预下产生的。就拿上面我们说的老鼠来说,世界上第一组近交系老鼠是由美国Wistar研究所于1907年培育出来的,因此这个品系被命名为“Wista大鼠”。Wista大鼠的第一代为白化的驯化后的褐家鼠。这种老鼠的特点是繁殖能力很强而且很稳定,Wista大鼠从出生后约60天即可繁殖,每一次繁殖妊娠期约22天左右,单次可以产下10只后代。在如此强的繁殖能力下,即使近亲繁殖会出现一些先天性发育不足的后代,人工也完全可以把它们筛选掉,让剩下的健康的后代们继续杂交。

当然,子一代的动物相对亲一代来说,基因的丢失也是在所难免的,所以为了不让这些基因丢失,再让子一代与亲一代杂交,再次筛选,如此往复,就能得到一群基因高度一致的鼠群。

其次,近交系动物虽然面临着近交衰退的问题,但是在实验室条件下,它们压根就不需要具备生存能力,简单的说可以张嘴吃东西就死不了。所以,至于近交衰退带来的寿命短等问题也被强大的繁殖能力抵消掉了。

总结一下

两只老鼠确实可以无限繁殖,而且还能通过不同世代的后代杂交进行繁殖,从而得到近交系老鼠。这并不代表这个老鼠种群不会面临基因塌陷(近交衰退),只不过是因为这些老鼠的繁殖能力太强了,在人工的饲养和筛选下,每一代总是会有优良的个体,这样一代代的筛选下去,这些基因塌陷的都被剔除掉了,剩下了可以帮助人类完成一些科学实验的群体。

两只老鼠为什么可以一直繁衍,而不发生基因塌陷?

啥叫基因塌陷?您是想说近亲繁殖导致的遗传病流行吗?

在科学上,为了让实验结果稳定,减少干扰,科学家的确培养过许多近交系动物,其中也包括老鼠,近交系动物的特点就是彼此之间的基因高度相似,近乎于同卵生子。近交系就是通过在近亲之间反复杂交来得到所谓的“纯种”!但是在做这种近交系动物时,常常遇到的情况就是得到一大群患有各种严重遗传病的老鼠,那怎么办?不怎么办,把所有患病的老鼠剔除,留下看起来健康的继续繁殖,如果运气够好,那么就能得到健康的或者至少问题不严重的近交系老鼠,所以不是不会发生“基因塌陷”——这个词蛮有意思——而是凡是发生了“基因塌陷”的个体,都会被人工淘汰,如果全都被淘汰了,那就只有重来了。

图示:从一对老鼠开始繁殖近交系老鼠。

近交之所以会容易出现许多遗传性疾病,是因为有性生殖的物种,大多数基因都是成双成对的,即双份!这样的话,多数情况下,只要其中一个基因正常,那就会表现正常,哪怕另一个基因是不正常的也没关系。由于这个原因也就导致群体中很少有个体拥有的基因全都是正常的,这在概率上几乎是不可能的,因此每个个体多多少少总会带有一些不正常的基因,但反正也表现不出来,所以无所谓。

图示:红绿色盲遗传图。女性正常(两个基因都正常)与色盲男性结婚,会生出色觉正常的男性后代和携带了一个隐性不正常基因的女儿,但表现是正常的,因为女性有两个X染色体,只需要一个基因正常,就能表现正常,但男性只有一个X染色体,所以只要是X染色体上的基因突变,男性都会因此受伤,这大概就是男性比女性脆弱的关键原因,毕竟X染色体可是一条很大的染色体,含有上千个基因。

这就是为什么,大多数动物都会“本能”地避免近交繁殖的原因,避免不正常的基因的成双成对,越是近亲,越可能拥有同样的不正常基因,这很糟糕,按照遗传学的规律,这意味着两个看起来健康的父母也会有1/4的概率得到一个不正常的后代,这是对生育资源和时间的巨大浪费。

图示:假如高茎是正常,矮茎是不正常。当纯种高茎和纯种矮茎结合后,生出的都是表现正常的高茎孩子,但它们体内全都带有矮茎基因,一旦兄弟姐妹间婚配,那么它们的后代就会有1/4的个体是矮茎,这是孟德尔基因分离定律所决定的。

它们或者主动避开,能识别自己的父母子女兄弟姐妹,主动避免与它们交配,或者使用被动避开的方式,比如将雌性后代或者雄性后代从群体中驱除,它们会加入一个新的群体中去,这就能被动避免近亲繁殖。通过这种方式来规避,题主发明的“基因塌陷”。而人类文化中广泛存在的乱伦禁忌也是基于同样的本能,虽然在遗传学诞生前,我们无法解释这种本能的道理。

图示:在遗传学诞生前,许多人猜想过乱伦禁忌的原因,但他们都猜错了答案。

虽然近交在动物中罕见,但是这在植物中却是常见现象,不要说近交,许多植物甚至是自交的,自己产生精子和卵子,自己和自己交配,产生后代,如豌豆,是一种严格自交的物种,这让它成为遗传学家喜爱的研究材料,因为它虽然自交,却可以通过人工授精的方式,进行异花传粉,因此方便遗传学家进行异交和自交实验。豌豆自交代代相传,没有发生“基因坍陷“,那是因为发生了”基因塌陷“的个体都被大自然淘汰了,留下的豌豆,每一个基因座上都是纯合的,并且没有毛病和缺陷,至少没有严重到影响生存和繁衍。

图示:只有基因座上的每对基因都是一样的,即纯合子,那么不论是自交还是近交,对后代都没有影响。这种有性生殖方式,更近乎无性生殖。

图示:不考虑基因突变的情况,无性生殖产生和亲代遗传组成完全一样的子代。

欢迎关注,脑洞问题也可以有一个科学的答案

两只老鼠为什么可以一直繁衍,而不发生基因塌陷?

两只老鼠为什么可以一直繁衍,而不发生基因塌陷?

如果两只老鼠一直繁衍,那这个鼠群就会变成近郊系动物,群体成员之间的交配行为就会发生在亲代和若干子代之间,包括父女、母子、姐弟和兄妹这种连续性亲子或同胞交配,而近郊系小鼠就是比较有名的近郊系动物群体之一。

那么,既然老鼠能够多代近亲繁殖,那是不是就不会发生基因塌陷,或者说没有什么现实问题发生?

关于近郊系小鼠的诞生

尽管近郊系小鼠并不是什么稀有动物,但可能并不是所有人都对这种特殊的动物有所了解。要知道小鼠的起源其实是中国,“花老鼠”一词中国在公元前1100年的时候就开始使用了。小鼠形状的遗传与一般鼠类不同,而这一点被人们发现至少可以追溯到大约三千年以前,即便在西方特别受欢迎的小鼠宠物也源自中国南京。

后来,随着科学研究的发展,开始有研究人员把小鼠作为实验动物的一种,尤其是在遗传理论的测试上得到极大利用,近郊系小鼠就是在这样的环境下于1909年诞生,而第一个近郊品系小鼠就命名为DBA小鼠。简单来说,当小鼠交配到F20的时候,个体的基因纯合性就能高达88.6%以上,但要小鼠的所有基因点位皆为纯合子,那就需要交配达到F150。

从某种层面来说,杂交动物就像是近郊系动物的对立面,如果父母是两个不同亚种,那么它们在交配之后得到的新生命就是杂交动物,比如马和驴交配后产下的杂种就是骡子吗,由于生殖隔离在具有亲缘关系接近的物种之间普遍存在,所以杂交动物往往都存在杂种不育、杂种衰败和杂种不活的问题。当然,在大自然中,通常是不会自然发生不同亚种之间的交配关系,主要是人为有计划去实施的结果。

近郊动物就不存在近亲繁殖隐患?

不可否认,近亲繁殖也有其优点,比如这个种群的优良性状会随着纯化会变得越来越稳固,而个体在病理和生理改变上也具有共性。但可以肯定的说,只要是近亲繁殖就存在既定隐患,近亲交配所产后代更容易突发先天疾病,也包括了个体畸形等问题,因为近亲所携带的有害隐形等位基因更容易相遇。

具体来说,一级近亲会比非近亲繁殖发生隐性等位基因相遇概率大31倍,而同胞通婚更是将这一风险提升到了125倍之多。事实上,当近交小鼠繁殖到第5到7代地时候,就会有明显地生命力下降趋势,包括、但不限于繁殖退化和幼崽畸形这些比较高发的情况。

如果大家养过一些所谓的纯种宠物,那一定就不难发现,这种动物的生存能力明显比非纯种的同类更弱,在饲养的时候也有更多需要注意的地方。所以,科学家们培育近郊系动物的现实意义,更多的是服务于免疫学、肿瘤学和遗传学等领域的发展,而不涉及到非普通意义上的伦理道德问题。

生殖隔离和近亲繁殖有什么区别?

首先,我们可以从繁殖对象的关系来进行区分,所谓近亲繁殖指的是亲缘或血统关系近的交配对象,它们不仅存在相似的个体特征,还具有相近的基因型,但生殖隔离则发生在只具有接近亲缘关系的类群之间。在自然条件下,如果繁殖对象不知道彼此具有亲缘或血统关系,分属同类的它们是有可能发生交配行为的,但后者存在明显外在差异的不同亚种则一般不会有交配行为自然发生。

所以,在人类社会,如果两个人要结婚是必须出示户口本的,它就好比是一个“血统”资料一般,户口本上会有家庭成员的基本信息,而直系血亲和单带以内的旁系血亲想要近亲结婚也早就被明令禁止。道理很简单,除了人伦道德方面因素之外,如果人类发生近亲繁殖还会给后代带来危害,两个亲缘关系接近的人很容易携带一样的隐性致病基因。

一旦这两种基因相遇就会让后代更容易有遗传病,而这些所谓的“基因塌陷”的个体就会被自然淘汰。生殖隔离其实比较复杂,有生态隔离、地理隔离、生理隔离、行为隔离、机械隔离和季节隔离以及之前提到的杂种成活问题。而杂交本身就是在打破生殖隔离,然后达到将物种优良基因进行重组的目的,如果这个世界上原本存在生殖隔离的动物都不再保持这一特性,那科学家们可能就要忙着给新物种取名字了。

两只老鼠为什么可以一直繁衍,而不发生基因塌陷?

是说两只老鼠可以一直繁衍,而不会发生基因链与细胞无法正常工作的事情?

这是近亲繁殖的缺陷,如果是人类一定会出现问题,为什么老鼠不会?

老鼠的繁殖能力十分惊人,据科学家研究,一只雌鼠一年可产几千只。老鼠的孕期只有21天,一胎有6~10只,幼鼠一周会爬,不到两

周就睁眼,2~3个月就成熟又可以繁殖了。如果雌多雄少,那么数量是呈几何数上升。雌雄双鼠一年能繁殖成千上万只简直毫无悬念。

大鼠生小鼠后,小鼠又能与大鼠繁殖,没有一点生殖隔离的障碍,不会有智障,没有先天残缺,老鼠的基因都能完好遗留。

“近交系”老鼠实验

这就是生物实验上的“近交系”,而老鼠是“开创者”。

近交系,就是第一代与第二代反复杂交20代以上后得到的纯种鼠。

1921年,哈佛大学的一个生物研究所曾进行过大量近交系老鼠实验,有黑色的、白色的、有褐色的、有无毛的...但最成功的是c57BL6黑色系,这是“金子般的血脉”。这一系除了有小量掉毛,堪称完美。其它的不是易得糖尿病就是易药物过敏等等遗传病。

老鼠常被科学家用来做实验品,尤其是小白鼠,以致人们一听到白鼠就会联想到实验室。而全世界用于科研的老鼠有上亿只,它们不限于白鼠,什么老鼠都有。它们在实验室里甩掉了“人人喊打”的臭名,摇身一变成了“实验英雄”,它们是新药的敲门砖、是疾病的模型、是实验的榜样!或许世界上有无数人因老鼠的传播而丧失了生命,但也有更多的人由于它们献身于研究新药而康复!

人类不会有近亲繁殖

不止人类,其实猩猩、猴类等较高智商的生物都有不同程度的生殖隔离,这样的生物近亲之间会消失热情或冲动。就算近亲繁殖的后代也会出现畸形儿、免疫力低、命短...各种遗传病。

这样的事在古埃及尤盛。古埃及为了血统纯正,限制了兄弟姐妹的后代才能继承法老的权位,以致第十八代法老图坦卡蒙在19岁就英年早逝。

当然由于科学技术的普遍提高,人类的近亲繁殖已越来越低,人类的基因融合也越来越广泛,世界各地都降生了更聪明、更完善的人种。

两只老鼠为什么可以一直繁衍,而不发生基因塌陷?

沒有听说基因塌陷,两只老鼠长时间繁殖的后代属于近亲繁殖,基因突变的缺陷不能相互弥补而积累导致体质越来越差,会出现病死早夭畸形等死亡率升高,同时种系和基因组会得到纯系化。

两只老鼠为什么可以一直繁衍,而不发生基因塌陷?

题目所述,大致可以表达为,为什么小白鼠供应商的白鼠可以一直繁育,后代并没有明显缺陷!

答:因为这些白鼠已经经过人工选育了很多代,这个过程淘汰了跟多个体,能够健康活着的个体,继续繁育,继续选择,简单的利用了近交原则,和封闭小群体原则,就有概率,选育出这样的个体,当然过程中肯定伴随着不良基因表达,比如,各种外表变化,骨骼变化,智力变化。这样选育的结果是,小白鼠基因背景简单。可以当做是复制出来的个体进行各种实验。

基因突变,定义很清晰了,所有生物个体的基因突变随机随时的进行着,基因突变后,需要遗传过程,比如个体分裂,个体繁殖,来保持这个基因。而且开始的时候,这个基因所占个体数量少。基因突变需要能遗传,还没有用还需要表达才行,典型的就是某些细菌,在水里生活可以长成一种形态,在土地上生活是另一种形态。真菌也有不同表达形态。

生物抗病选育本质是对基因突变选择,淘汰不适应的个体过程。并非引起基因突变的原因,引起基因突变的因素很多可以自己查阅资料。

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