地球生物是混沌的,不要说差了 1 个碱基什么的,差了几亿个碱基、染色体数量不同、染色体组数不同都可能不影响产生可育后代。
DNA 不是生物体的性状和功能的支配者,而是记录信息的工具,其错误可以被细胞无视或另找途径弥补,在很大程度上可以耐受。
- 非编码区多了几个碱基、少了几个碱基之类,染色体的数量没变,往往是不影响产生合子且不影响合子发育出的后代的性状的;
- 蛋白质编码区或调控序列被偶然地额外复制的场合,多出来的基因可能增强生物在某些方面的能力,不但不影响产生合子,还能作为有利性状在种群中加速蔓延;多复制的部分若是不完整或突变得没有功能,则可能并不影响生存、可以视为中性性状存续下去;
- 自己复制的逆转录转座子和新打进生殖母细胞里的病毒序列,可以在很大范围内增加配子的总碱基对数并打乱其若干碱基的位置,有很大概率不影响产生合子,造成遗传病的概率也往往只有千分之几;
- 配子里多了几条或几组染色体,产生的合子也有概率能正常生存——在一定程度上,这要看这种生物的细胞协调其出错的基因组、调控多出来的基因、以其他基因代替损毁或丢失的基因的能力。哺乳类在这方面相对而言比较菜,但 Y 染色体现在进行时的崩解(包括崩成 X0 型性别决定的情况)、家猪等罗伯逊易位造成的染色体数改变也没有影响产生合子;植物、鱼之类很擅长在染色体成组增加的情况下继续生活,染色体多倍化是许多植物和鱼产生新物种的途径。
有些常见生物就是多倍体:金鱼、鲑鱼、蚂蟥、扁形虫、有尾目、蕨类植物。
- 在日常农产品里,香蕉、姜、无籽西瓜是三倍体,土豆、玉米、花生、棉花、芸薹属植物(如白菜和油菜)是四倍体,面包小麦是六倍体,草莓、甘蔗是八倍体。市面上的葡萄有二倍体、三倍体、四倍体的品种,养殖的鱼也有一些是三倍体。农产品中还有不少异源多倍体,例如小黑麦是六倍体,其中四套染色体来自小麦,两套染色体来自裸麦。这些农作物有不少是人类亲手创造的新物种。
- 三倍体动植物有的可以营养生殖、出芽生殖,有的可以雌核生殖或孤雌生殖,并可能在温度剧烈变化、化学物质影响等条件下加倍为六倍体、恢复有性生殖。
- 二倍体植物因低温而偶然产生四倍体后代的事时有发生,四倍体植物可能产生八倍体后代,诸如此类。
- 多倍体鲫复合种包含行两性有性生殖的四倍体鲫 Carassius auratus 和行单性雌核生殖的六倍体银鲫 Carassius gibelio。银鲫是由有 100 条染色体的四倍体鲫发生一次额外的同源多倍化而来,含有 150 条染色体,在行单性雌核生殖的过程中还具有整合外源基因组从而形成更高倍性的合成多倍体的潜能。
- 2015 年到 2020 年,桂建芳团队将有性生殖四倍体鲫的精子整合到雌核生殖六倍体银鲫的卵子中,产生人工合成八倍体群体。这些合成八倍体的体细胞含有 200 条染色体,其中 50 条染色体来自四倍体鲫父本,四倍体鲫的 X/Y 性染色体及其性别决定系统也随之整入。研究发现,部分合成八倍体雄鱼是可育的,特别是有一尾雄性合成八倍体获得了与四倍体鲫雄鱼相同的有性生殖能力,与四倍体鲫雌鱼交配获得的胚胎发育正常。这些胚胎发育为性别比为 1:1 、性染色体组成为 XXX 雌性和 XXY 雄性的合成六倍体群体。这些发现为脊椎动物多倍化后的性别决定系统转移和生殖方式转换提供了典型事例,为银鲫的多倍化育种提供了理论和技术支撑。