偶然在网上看到不少人在讨论,如果地球上只剩下一男一女两个人类,那么他们该如何避免近亲繁殖。这话题还是蛮有意思的,毕竟近亲繁殖在我们普通人眼里不管是伦理方面还是法律角度都是不合理的,就连婚姻法都有明文规定。那么今天就从生物学的角度来和大家聊聊近亲繁殖的问题吧。
01,先天问题基本无需担心
为什么说先天问题基本无需担心呢?这是因为过去对于近亲问题的认知,主要是一种朴素的遗传学,那个时候人们并不清楚基因变异更多的事情,只是单纯的认为近亲会加剧纯合片段的数量,然而随着现代遗传学,尤其是大量数学进入生物学,才发现,这些问题,有些杞人忧天了。
首先,近亲问题本质是基因问题;其次,基因问题本质是变异问题
这两问题,在现在都不是问题。其实,近亲繁殖问题,在【群体】里,一直是一个人类“想象”为主的概念。
大家可以了解下民间的家畜养殖和驯化,会发现,这简直是个近亲大窝。我是最近涉足到这个领域,才知道近亲在动物驯化和培育里,那频率简直高的不要不要的。很多封闭地区,比如那些山区寨子,往往就是一公一母负责数十年甚至上百年的种群繁育,而后代多样性,那是非常丰富的。
反观人类,纯近亲结婚的群体,目前似乎并没有得到有效地观察,所以人类更多的是一种理论揣测。如果真的要担心,还是考虑下不孕不育和后代能否顺利成长的问题,因为这两个问题比例出现远高于遗传病的比例。
下面来说说这个问题。
02,近交
我是最近开始涉足了一个很有意思的领域:近交(inbreeding)。
顾名思义,就是近亲繁殖,是指血缘关系极为相近的个体之间或遗传组成极相似的个体之间进行的交配繁殖。
这种植物上常见的问题(大家高中时候的自交、回交),动物上估计就少多了,难度很大很大。
为什么?因为经验告诉我们,动物近交会遇到严重的近交衰退问题,估计有人马上会说,这不正是我们人类担心的近亲结婚问题么?
然而,这个答案恰恰相反,因为,动物严重近交,是每一代必须强制近交的结果,而且为了逼着它们近交系数提高(inbreeding coefficient),基本上是母子/父女为主(兄妹其实基因差异很大的),而即便如此,近交衰退也是在五六代以后出现为主。
正因为如此,动物的近交系其实很少的,主要是小鼠,已经百年了,目前也有猪等近交系。
于是,这里有两个基本问题:
1,必须严格的母子/父女 近交
2,大概在5-6代左右为主出现近交衰退
这是许多动物实验研究得出的结论。
03,为什么三代之内禁止近亲?
于是,问题来了,一对夫妻,他们是如何的神经病,非要代代搞母子/父女呢?事实上,只要不是故意这么搞,在三代之后,基本上就无需担心近交问题了。
说到这里,又想起了另外一个很有意思的问题,就是为什么三代之内禁止近亲的问题。
其实这个问题的一大前提是:夫妻有隐性遗传病,否则,你们随意,没有遗传病,除非天生变异,否则咋能近亲出遗传病呢?
而为什么是三代呢?因为到了第四代,出现遗传病的概率,比人群散发的概率还低呢。
所以,基本无需担心近交问题。
04,物种诞生之初如何克服了近交问题?
一个很遥远的议题来:物种诞生,他们最初如何克服了近交问题?
当然,你一定会想到一个基本的高中知识,基因分离定律,对于30亿碱基对的人类来说,分离出来的多样性是非常大的,所以哪怕是亲兄妹,也会有很大的区别。
更有意思的一个问题是,生物似乎有一种能力避免纯合问题,这是目前遗传学上的一个有意思问题,也是我们在研究近交和孤雌时候遇到的问题:
就是,我们试图用孤雌和近交的策略去产生动物后代的时候,发现,有一些片段肯定是不会纯合的。因为纯合致死。可能你会觉得,这就是一个单纯的进化上的问题,然而实际中,我们发现,这种比例其实高的超出了正常的进化允许的范围,因此,一定有某些我们尚未发现的生物学因素在受精或胚胎发育中就起作用了。
比如目前一个理论就是胚胎发育中胎盘的作用。
在最近发表的nature文章《Inherent mosaicism and extensive mutation of human placentas》提到了一个很有意思的问题,就是,其实人在发育过程中,会出现很多基因异常,甚至染色体异常,然而,这些异常,会被胎盘收编,留下那些正常的继续前行。
可以说胎盘是一种纠错机制。
我认为,生物学上一定不止这么一种纠错机制来维持正常发育。
就像很多人认为的细胞发育是1-2-4-8-16-32,然而真实情况,很少是这种的,这也是我们在观察胚胎的时候发现的,往往是一个范围,那就意味着,有的细胞发育着发育着,就被淘汰了,哪怕在胚胎早期(这个时候可是全能的,每个都能发育成个体)。
当然,你要是非要说,就是找了一堆遗传病夫妻,他们还真的可以保证让孩子度过童年成长到性成熟,那么,有这种科技的话,产生变异不要太容易了?
生物学上搞出变异的办法简直不要太多了,我们作分子的不就是以研究基因变异为主么?
物理的,各种射线
化学的,各种诱变剂
生物的,一些病毒。
甚至我们还有大量的基因编辑办法,
ps,事实上,做遗传学越久,我对遗传学的认知越深,反而有一种对于基因决定万物的认知有了更深刻的认知,那就是,基因似乎并不是如此,尤其是我本人又是进化领域的,更是不认为一开始就会那么精妙。而我现在越来越有一种偏生物-化学-物理的思路了。生物的,背后是化学的,化学背后是物理的。
我们很多生物学现象,早期一定不会是非常精妙的调配,而是有一些其他因素在起着作用,就比如为什么受精卵会启动分裂?为什么分裂进行着就会走向多胚层?难道一个受精卵能记录那么多信息?我不认可。我认为背后更多的是化学因子刺激,浓度梯度,重力、位置(左右内外)等的影响来驱动的。
pss:近交系在生物医学上是很有应用价值的,因为基因相似度高、性状稳定,所以才能避免因为个体差异出现的问题,事实上大家常说的小白鼠,往往是近交系。