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21 中元古代-延展纪:有性生殖2——减数分裂

2023-08-26 10:48 作者:风是青的  | 我要投稿

        在延展纪的海洋中,真核生物们也开始孕育出新的繁殖方式,以便在变幻莫测的环境中更好的应对。对于环境的千变万化,最好的应对措施就是——增加后代更多的变异类型,这样的话,即使环境有变,在诸多类型变异的后代中,总有一种或几种能够存活下来,这种情况叫做适应(adaptation),而不断适应的结果必然会导致种群中基因频率发生变化——即进化(Evolution)

        增加基因类型最直接的方法就是基因转移,换句话说,就是一个生物直接或间接的获取另一个生物个体的DNA,再通过同源重组的方式整合进自己的细胞之中,从而达到改变基因型的目的。这种策略在原核生物以及古核生物之间非常有效。但是在真核生物中,这个方法受到了很大的阻碍。这是因为真核生物的细胞内部具有细胞核,非常有效的阻挡外界DNA的侵入。那么,真核生物应该如何绕开这个难题呢?答案其实也不难发现,那就是——让两个细胞(包括细胞核)融在一起,等DNA之间发生了一些同源重组事件之后再分开。于是,在这种生物中,就会出现单倍体的配子与二倍体的合子。在这之中,配子们相互融合形成合子的过程叫做受精作用(Fertilization),而合子分裂产生配子的过程由于发生染色体数目减半的过程,被叫做减数分裂(Meiosis)

减数分裂概念图,自MBoC

        由此可见,减数分裂与受精作用的出现使得真核生物同时具有了两种染色体倍性的细胞。但是,显然一种生物通常会有一种倍性非常发达——这就产生了三种减数分裂的类型:

        有些生物的单倍体发达,只有在有性生殖的时候才会出现二倍体状态。它们在形成合子后直接进行减数分裂——这叫做合子减数分裂。

合子减数分裂的代表:衣藻

        有些生物的二倍体发达,只有在有性生殖的时候才会出现单倍体状态。它们在减数分裂形成配子后需要直接进行受精作用——这叫做配子减数分裂。配子减数分裂一般存在于后鞭毛生物,即真菌和动物中。

配子减数分裂的代表,担子菌

        但是也有些生物没有那么讲究,无论是单倍体还是二倍体都能够成长为营养体。这种类型被叫做孢子减数分裂,这时的单倍体被叫做配子体,二倍体被叫做孢子体。有胚植物均为孢子减数分裂,绿藻中很多也是孢子减数分裂。

石莼生活史,示同型世代交替

        配子体与孢子体总是有规律的交替出现,这种情况被叫做世代交替(Alternation of generation)。世代交替可以被分为同型和异型两种。配子体与孢子体形态、大小、构造等均相同且均能够独立生活的类型为同型世代交替;若二者在形态、大小、构造与独立生活方面均有差异,则属于异型世代交替。现在我们目之所及的植物们均属于异型世代交替。


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