生殖隔离是什么意思?

生殖隔离是我们喜欢野生动物的朋友经常看到或者听到的一个词,只不过,有些小伙伴对生殖隔离具体的定义有些模糊,所以,今天,我们就来聊一下生殖隔离的问题。首先,生殖隔离的定义是:两个不同的物种在自然条件下不交配或者无法产生可育后代的一种隔离机制。其次,我们再将生殖隔离的定义展开,结合几个例子来直观地了解一下生殖隔离。(小题:下面这只动物是什么?它是哪两种动物杂交的后代,大家可以打在评论区)

首先是“两个物种”和“自然条件”

什么是物种?从生物学分类的角度看,物种就是生物学分类最基础的单位“种”,在种下面是亚种,比如花豹因为栖息地的差异就分为了9个不同的亚种,这9个不同亚种间不存在任何的生殖屏障,可以自由交配并且产下可育的后代。不过,这又牵扯出了另一个问题:自然条件。

我们上面说过,花豹的不同亚种的分布互相之间没有重合,这才会在不同环境下产生了个体上的一定差异(内核型),这就是自然条件中的一个因素-地理隔离。由于分布地区不同,同一种动物不同亚种间自然条件下不存在基因交流,这就是生殖隔离的地理隔离。

除了地理隔离外,自然条件下的生殖隔离还包括:季节隔离(两种动物的发情期不同)、生态隔离(同一地区生活的两种动物生态位不同,比如野生的老虎和花豹之间只有猎杀和驱赶,没有交配)、机械隔离(生殖器官差异太大,无法正常交配)、行为隔离(需要通过鸣叫来吸引异性的动物,它们的鸣叫只有同类能听懂,自然就不会引来其他动物前来繁殖)等等。

这就是两个物种在自然条件下存在生殖隔离的原因,它们因为种种原因,在自然条件下是不会交配的,自然也就不会产生有无后代的问题。

无法产生可育后代

这是生殖隔离的第二个机制,这个机制可以分为两个部分来说:无法产生后代和后代没有可育能力。这两个部分我们下面说,首先这个机制99%都发生在人工干预下,因为不同动物间在野生环境下已经有了各种各样的隔离机制,它们压根就不会发生交配的行为。但是,在人工饲养下,将两种不同的动物的雌雄个体放到一起,在发情期,它们就有可能会发生交配行为。之所以说有可能,是因为这两种动物必须不存在行为隔离、季节隔离以及机械隔离。

大部分不同的动物杂交后,会因为染色体不同互相排斥、染色体数目不同无法减数分裂等原因无法产生后代。但是有一些动物杂交后可以产下后代,但是后代不具备生育能力。我们常常听到的“狮虎兽”、骡子等等这些动物都是人工干预下,让狮子和老虎、驴和马杂交产生的后代。

那么,为什么狮虎兽和骡子能够被孕育出来呢?

首先,它们的“父辈”能够杂交产下后代的原因是这两种杂交的动物都是同科同属不同种的动物,在基因上有一定的相似度,这样就会导致精卵细胞会一定几率的结合。相比较而言,马骡(公驴和母马的后代)的产出率比狮虎兽要高很多,因为像狮虎兽这种杂交种是很难产出的,狮、虎的染色体结合的几率仅为1%左右。造成这个结果的原因也很简单:驴和马要比狮和虎的基因更近一些(分化时间短)。

虽然骡子和狮虎兽都是杂交的产物,但是骡子是完全不具备生育能力,而狮虎兽(雌性)还具备一定的生育能力。因为,骡子的染色体数目为63条(来自于马的32条和驴的31条),再次繁殖时,由于骡子的染色体不成对,无法进行减数分裂。所以,它与马、驴、骡子都是无法再次产生后代的。

为什么雌性狮虎兽具备一定的生育能力?去年,在我国湖北荆州中山公园动物园诞生了一只虎狮虎兽。这只虎狮虎兽是由一头雄性老虎与一头雌性狮虎兽产下的后代。这到底是怎么回事呢?首先,狮子和老虎虽然是不同的动物,但是二者也是同科同属的动物,基因有一定的相似度,而且二者的染色体均为19对。不过,因为二者基因存在一定的差异,所以染色体在结合时,非常的困难,这是狮虎兽诞生几率较低的主要原因。而雌性狮虎兽同样有19对染色体,在与狮子或者老虎再次结合时(类似于我们常说的“回交”),二者的染色体也有极低的几率会结合,产生狮狮虎兽或者虎狮虎兽(寿命很短)。但是,雄性狮虎兽就不能与狮子、老虎、狮虎兽再次杂交,原因也很简单,它与其他动物存在“机械隔离”(没有足够的雄性激素,故生殖器官不完善)。(下图为我国首只虎狮虎兽,图片来源网络,侵删)

总结

生殖隔离其实就是让不同物种间独立演化的一种自然机制,正是有了生殖隔离的存在,物种才会一直地保持了独特的基因,它让不同的物种间没有繁殖行为,即使在人工干预下有了繁殖行为,也会因为受精后隔离造成无法形成后代,或者后代不具备生育能力。

当然,生殖隔离并不是完全绝对的,这一点从虎狮虎兽的产生就能看出。但是也不要忘了一点,无论狮虎兽还是虎狮虎兽都是人工干预下无数次实验才得到的。

因此,从自然条件的角度看,生殖隔离是非常完善的,但从人工干预的角度看,生殖隔离又不那么绝对。

生殖隔离是什么意思?

2019年,某大学教授挑选5只猴子,准备培育人猴胚胎。助手调配消毒水时,不小心将试管掉在地上,教授吓得脸色煞白,马上拿起针筒,将里面的白色液体注射进猴子体内。

地球上不同的物种能够持续繁衍,并根据周围的环境,不断进化,适应生存下来,主要归功于生殖隔离,对所有的生物来说,具有很重要的意义,这也是大自然发展的规律。若没有这种隔离机制,物种之间没有界限,整个地球会是一片混乱的状态。

西班牙遗传学教授无视生殖隔离,用动物做实验,意欲何为

贝尔蒙特来自西班牙,对于遗传学方面有很深入的研究,在他的认知里,没有什么是科学解决不了的事情。

2019年,贝尔蒙特在大学任教期间,召集了多个国家的生物学教授,组成一个团队,打算做实验,研究出器官移植为人类做贡献。

经过多方面的准备,教授找来5只健壮的猴子,用于实验,准备将人的干细胞,移植进猴子体内,培育出人猴嵌合胚胎,用来验证人类基因的器官是否能在动物体内生长。

从生物学的角度来说,这个实验具有很大的难度,会利用“基因剪刀”之称的新技术,其次还要切除动物体内的关键器官,实验完成以后,动物能不能存活下来是个很大的问题。

这些科学家之所以花费钱财和精力做这项实验,打着为人类做贡献的幌子,实际上是为了出名,为自己谋取利益。

早在2017年,贝尔蒙特主导的团队就做过相关的实验,并在《细胞》杂志上公布,他们把人类干细胞移植进猪的体内,发育了3~4周的时间。

有过之前的操作,针对这次实验,贝尔蒙特充满信心,他觉得这次培育人猴嵌合胚胎,会有很大的突破,离成功近在咫尺。

供体准备就绪,被工作人员拿到实验室,5只猴子也被固定在台面上,现场有十多人参与这项实验,有贝尔蒙特为首的生物学教授和助手。

进行实验之前,助手准备给猴子消毒,配备消毒水时,拿着试管的手微微发抖,不小心试管掉在了地上,教授吓得脸色煞白,因为人体干细胞存活的时间很短暂,耽误几秒钟就会导致实验失败。教授等不了消毒,直接拿着针筒,将含有干细胞的白色液体注射进猴子体内。

发出几声惨叫后,猴子慢慢恢复了平静,被工作人员带出实验室,进入指定的区域饲养,以便记录身体各项数据。

注射一天后,通过检测,在猴子体内发现了人来源的细胞,过了十天,胚胎处于正常生长的状态,大概两周的时间过去了,胚胎的神经系统正在发育,但由于这个实验在当时引起巨大的争议,跨越了伦理红线,只能被迫终止。

这些实验为何被叫停,最主要的原因就是违背了生殖隔离的初衷,猴子形成新的胚胎,也就相当于一个新的物种产生,这是很可怕的事情。

当时贝尔蒙特感到很失望,他表示:如果实验不中止的话,就可以培育出人猴混种,成形的干细胞,对生物研究有很大的作用。

但很多科学家反对这个实验,认为人和动物没有生殖隔离,新物种出生以后,可能会产生自我意识,导致毁灭。

何谓生殖隔离

从生殖隔离这个词就可以看出,生殖在前面,大自然中的生物,都具有繁衍的能力,就会产生后代,但是地球上有很多的物种,到了繁殖期时,难免会有混淆,在这种情况下,隔离就起到了作用。

从字面上来理解,隔离也就是将两个物种分开,但是在生物界,隔离具有更深层的意义。

即使在自然条件下,不同物种产生了后代,也不具备生育的能力,这就是一种相对严谨的隔离机制。

最具代表性的就是骡子,在农村地区经常可以看到,既能驮东西,跑得还快,它实际上是马和驴结合的产物。

本来马和驴是不同的物种,按道理来说,不可能产生后代,但是它们拥有共同的祖先,但是马和驴被人工饲养,在一个村子里长期生活,地理隔离不起作用,就有可能发生繁殖的行为。

物种分开隔离不见效,接下来就是生育隔离来管制,限制骡子产生后代,为何这种措施能起作用呢?

接下来就要说到细胞的染色体,由于骡子是由两种不同的物种繁衍而来,马的体内有32对染色体,而驴体内的染色体只有31对,共同形成骡的胚胎后,生殖细胞分裂,染色体会联合配对,但是数量不能匹配,在排列时就会出现絮乱,减数分裂造成障碍,不能产生正常的生殖细胞,所以骡子就不能生育后代。

这就是生殖隔离的原理,看上去难以理解,用大白话来说,就是两种动物不能生宝宝,即使在一起可以生宝宝,后代也不具备生育能力。

除了骡子有这种生殖隔离机制以外,还有很多动物也是这种情况,比如说狮虎兽和豹狮,受到生殖隔离的限制,也不能产生后代。

为什么会有生殖隔离

不同的物种,大多数不会生活在一起,从繁殖生物学的角度来讲,生殖隔离是动物的本能,但是在现实生活中,不管是动物,还是植物,都有跨物种杂交的例子。

动物不具备人的行为控制能力,成年以后,没有合适的配偶,遇到不同的亚种,甚至是跨物种,有可能产生基因交流,繁衍出后代。

比如说很多家庭会养猫,在一万多年以前,根本就没有家猫这种宠物,在非洲塞浦路斯的墓穴遗址中,人们发现了猫的踪迹,这应该就是最早的野猫,后来人们将这些猫带回家,一起生活,尝试驯化它们,之后便有了家猫。

家猫来到欧洲以后,又与不同亚种的欧洲野猫J配,形成新的血统,并被人们称为豹猫。猫科异种实在太多,就算不同种之间也有基因交流,完全跳出了人类的干预。

2016年,科学家对猫科动物的Y染色体和基因组进行了研究,发现父系基因的演化,与母系基因多达9处不同,新的物种很容易发生分化。

由此可以看出,同一物种的生物,可以产生后代,但是不同的物种,染色体存在差异,碱基在排列时位置根本就对不上,基因重组发生障碍,胚胎发育过程中,影响生殖功能,也就无法产生后代,出现生殖隔离。

人类区分不同的物种,最多只是看形态,但有的动物长得很像,却不是同一物种,这样就存在很大的问题。

如果人工干预,产生新的物种,产生的影响不可估量,所以说生殖隔离就是最后一道防线,就相当于家里的保险丝,当用电发生危险时,可以最大限度保证安全。

生殖隔离的方式

1、地理隔离

物种生活的环境不同,没办法产生交流,若干年以后相遇,也会产生隔离,这种方式称为地理隔离。

陆地上生活的生物,因为河流、海洋、沙漠等因素,会将相同的物种隔开,对于水生生物来说,会因为高山产生隔离。

就拿巴拿马地峡来说,三万年前地壳运动,发生隆起,将两边的生物隔开,没办法进行繁殖,长时间如此,就会产生地理隔离,即使人工将它们放在一起,也不会产生繁殖行为。

冰川融化以后,海水会往下游流动,就会将里面的鱼类带入河流中,淡水和海水的环境不同,同一物种为了适应不同的环境,基因结构发生变化,地理位置不同从而引起生殖隔离,三棘鱼就是这种情况。

2、生态隔离

就算是同一个物种,当所处环境发生变化时,生活习性也会发生变化,与地理隔离有相似的地方,这就是生态隔离。

比如说人身上的体虱和头虱,生活在不同的位置,从而形成差异化的特征,相互之间不会干涉,但还是可以繁殖,会产生不正常的后代,说明已经产生了分化,正是生态隔离的效果。

近缘雀生活在树干不同的地方,捕食的昆虫也不一样,受到气候的影响,它们产卵和繁殖的季节也不同,即使在同一棵树上,也会产生生态隔离。

3、季节隔离

动物和植物因为繁殖或授粉会受到季节的影响,时间会有差别,错过繁殖的机会,就会产生季节隔离,也称为时间隔离。

比如说大西洋生活的鲱鱼,位置不同,产卵的时间也不同,有的在春季,有的在秋季,繁殖的时间不一致,相互之间就会产生隔离。大部分植物,开花和授粉容易受到环境的影响,更容易发生季节隔离。

写在最后

生殖隔离对于地球上的生物来说很重要,都要遵守才能维持生态平衡,若是失去禁忌,整个地球就会乱套。

正是有了生殖隔离这种机制,不同的物种没有繁殖行为,才能保持优秀的基因,让各种生物的进化更加顺畅。

生殖隔离是什么意思?

这个很好理解的,从动物种属来说,假如用公猪和母猪交配,能够怀孕,生出猪崽来,可是你非要让猪和狗交配,是不能够怀孕的,这就叫生殖隔离,因为它们是属于不同的种属的,大多数不同种属的动物之间进行交配,是不能怀孕的,但是,这个世界也有许多例外,比如驴子和马交配,能生出骡子,可是这骡子,不管是公骡子还是母骡子,都不会再有后代了。据说狮子和老虎交配,也能够怀孕,生出狮虎兽,动物园里就有,但是好像这种几率还是比较低的。其他的不同种属之间交配,没有生殖隔离的,就不知道了。

生殖隔离是什么意思?

还记得《春光灿烂猪八戒》里,月老错拉红线,把小龙女和猪八戒拉在了一起,然后和孙悟空分享并且无情嘲笑的情节吗?

生物学上讲,龙和猪是不同的物种,二者存在生殖隔离。

正如狮子和老虎不会眉目传情,马和驴也不会同床共枕,它们彼此之间也不会主动产生求偶的现象。如果人为的干预让它们杂交,那它们能生出后代——狮虎兽和骡子,但是狮虎兽和骡子这两种生物,即使在人为再次干预的情况下,也没有办法继续繁衍产生后代,生出小狮虎兽和小骡子,这个就是生殖隔离。

生物学家把所有的生物划分成不同的“物种”/ “种”。同一物种的生物有相同的DNA库,能够交配,DNA产生突变能够遗传到下一代,后代可以继续繁衍再生出后代,子子孙孙无穷匮也。

科学和技术周刊《新科学家》也曾发表过,在我们每一个人的身体里,都有一百来米的DNA和父母体内的DNA均不相符,这些片段来源于突变,专属自己。

从同一个祖先演化而来的不同物种,属于一个“属”,比如老虎、豹子和狮子,同是“豹属”,上面提到的马和驴,不是同一物种,但是是同一属—— 马属。简单理解,同一个属相当于同一类生物,是亲戚。

很多属可以归类为一个“科”,例如猫科里的家猫、老虎、狮子和猎豹等,犬科里的狗,狼和狐狸等。同一个科的动物,例如喵喵叫的家猫和草原上凶猛的狮子,如果回溯到2500万年前,它们的祖先是同一个生物。

简单地举一个猫科动物的分类,(列举得不全,只是为了方便理解物种、属和科的概念):

生物学上的分类,在科之上还有界、门、纲、目。生物的类别不仅有上面提到的动物界,还有植物界、真菌界等,例如荷花这一物种属于莲属,莲科。

不同的物种之间存在生殖隔离,如果生殖隔离不存在,那后果得多严重,自然界就乱套了。

生殖隔离是什么意思?

人类和黑猩猩的基因相似度高达98.5%,是否存在生殖隔离?

不同物种之间可以发生交配行为,但是不会产生后代,这种隔离机制,这就是所谓的生殖隔离,如果没有生殖隔离这种限制,地球上的动物可能会一片混乱

比如南极的的一些流氓团伙(海狗),就喜欢做一些乱来的事情,侵犯企鹅,这种跨种族的犯罪分子,经常会仗着自己身强体壮去欺负那些毫无还手之力的企鹅,而且愈演愈烈,很难想象,如果没有生殖隔离,南极会不会出现一种全新的物种,狗企鹅,或者企鹅狗?

人类之间有生殖隔离吗?

很明显,地球上不同人种之间并没有出现生殖隔离,也就是人类本身并没有所谓的人种一说,至少从基因上来说,我们都是同一物种,只是肤色不同罢了,而且经过这么多年的进化和繁衍,人类也没有出现亚种

根据达尔文的【进化论】推断,人类可能是由猿类进化来的,在600万年前,我们的祖先离开了赖以生存的森林和大树,开始在地面上生活,并且学会了直立行走,从这个时候开始,猿类的进化之路开始出现差距

有一部分进化成了天天对着手机傻乐的人类,另外一部分(黑猩猩)就比较可怜了,不是关在动物园供人观赏,就是被用来进行各种实验,谁让它们和人类的基因比较相似呢?

那么黑猩猩和人类之间存在生殖隔离吗?答案是肯定的,因为黑猩猩有48条染色体,而人类只有46条,所以无法产生后代

伟大的科学家

有一个女科学家曾经想要进行一次违背道德伦理的实验,但是因为一直没有招募到志愿者,最后只能自己亲自上阵,提取自己的卵子用来进行科学实验,但是最后失败告终,事实证明人类与黑猩猩确实存在生殖隔离

这样的结果没有让实验停止,苏联科学家反其道而行,用人类男性的精子再次进行实验,结果还是一样,没有任何反应,也就是说,从基因上看,我们或许和黑猩猩有着共同祖先,但是却已经进化成了不同的物种

为什么自然界会有生殖隔离?

生殖隔离的目的很简单,保持一个物种的特性,发展物种的多样性,确保基因的的延续

可以打开你的脑洞想象一下,如果动物界不存在生殖隔离,那将会出现什么样的场景?你将会看到科幻片中的场景,什么人头马,狗头蛇,鲨貂,之类的,而且各种动物体内的基因将会渐渐融合,然后同质化,最后变得越来越相识

生殖隔离能保证一旦进化出新的物种,不会被其他物种污染,就像人类一样,如果当初没有生殖隔离,人类就永远都无法进化到现在这样,只能浑浑噩噩的的做山大王

而且如果地球上的动物基因相似度过大的话,一旦出现某种强大的病毒或者细菌,就有可能导致团灭,这种不利于基因延续的事情,肯定是不被允许的,毕竟基因的本质就是复制和繁殖

最后

生殖隔离就是基因定下的一种规矩,防止基因过于同化,保持物种的多样性,同时还能进化成更多新的物种,保持住优秀的基因

总之这是一件好事就对了

生殖隔离是什么意思?

由于各方面的原因,使亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配,或者即使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代的隔离机制。

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