体细胞杂交(举例说明体细胞杂交技术)

很多网友对生物的远缘杂交感兴趣,大概源于人们对生命世界本身和打破固有秩序的好奇,想知道“原本无根”的物种之间会发生什么。一个叫耶和华的家伙要求所有的生物都要“追随自己的同类”,可惜不是他说了算。无论动物还是植物,各种杂交都可以在自然或非自然条件下进行。

植物的远缘杂交

图1:普通小麦

对人类繁衍做出巨大贡献的普通小麦,是三个禾本科物种业力的产物。大约50万年前,小麦属的乌拉尔图小麦与假山羊草属的山羊草自然杂交,形成了野生二粒小麦。大约8000年前,栽培的二麦偶然与另一种野生山羊草属植物节节麦杂交,在生殖隔离前再次成功,最终形成一种具有异源四倍体的普通小麦。这是两个跨属杂交。生殖隔离之所以被视为无物,是因为特殊的环境条件导致染色体加倍。

与跨属杂交相比,属内杂交可能更常见。比如芸香科的柑橘科,以混乱闻名,几乎所有的物种都是三个野生种的后代:柚、柚、香橼。这个家族中几乎任何两个物种都可以相互杂交,这样就产生了大量的杂交后代:柚子和柑橘产生了橙子,柑橘和柑橘产生了橙子,柑橘和酸橙或柑橘产生了各种柠檬,柑橘和柑橘产生了葡萄柚…这是一系列杂种中的一个规律,即柑橘只做父亲,柑橘只做母亲,柑橘不仅

图二:竹筒饭与“竹筒饭之父”钟合影

上面说的是种间杂交和属间杂交。有可能跨家族吗?都说植物嫁接跨科不能成活,有性繁殖好像更难,跨科杂交好像没有,至少我不知道。据我所知,最远的远缘杂交是跨亚科的,发生在禾本科内部,如著名的“竹稻”。中国育种家利用竹子开花和水稻开花相互授粉。通过自然杂交,他们最终得到了一个新物种——竹稻,它的茎比较硬,茎上有明显的竹节,介于竹子和水稻之间。这种杂交有什么现实意义?嗯,主要是为了“抗倒伏”的目的。

除了有性繁殖,植物还可以进行“体细胞杂交”,即将两个不同物种的体细胞融合成“杂种细胞”,然后培育成植物,如马铃薯和番茄融合得到的马铃薯番茄和番茄马铃薯,甘蓝和大白菜融合得到的甘蓝型油菜。体细胞杂交可以越过有性生殖的繁文缛节,但似乎还是不能太野。大豆与不同科烟草体细胞杂交获得的杂种细胞,最多只能培养成“杂种愈伤组织”,还不能长成植株。

动物的远缘杂交

动物界的远缘杂交如火如荼,但主要是种间和属间杂交,很少跨越更高的分类学等级。即使有例子,也不是一般意义上的杂交。例如,以棘皮动物门的某种海胆为母本,分别与软体动物门的补血草、贻贝和环节动物门的环虫杂交,得到的杂交后代都和海胆幼虫一样。其他三种动物的精子虽然进入了卵子,但似乎只是刺激了卵细胞的发育,并没有参与后代的细胞核形成。种间杂交的例子也是如此。海胆和棘皮动物海星的后代都像母亲。

已经有一些鱼类杂交的例子,如团头鲂和鳜鱼,鲤形目鲢鱼和日本鲷。但据分析,可能是雌核发育的结果。在鱼类、爬行动物和两栖动物中也有家系间杂交:鲈形目的奥利亚罗非鱼和鳜鱼有杂交后代,但鱼苗孵化率不到1%;两栖类中,雨蛙与蟾蜍杂交,其后代中来自蟾蜍的雄性染色体被驱逐,不参与发育,所以杂种发育良好;看起来爬行还是比较容易的,龟龟跨家族杂交有时候会出现在两个爬行玩家手里。

图3:珍珠鸡

图4:珍珠鸡和家禽的杂交后代。

值得一提的是珍珠鸡是其中一种鸟类。珍珠鸡属于鸡科,但它可以与鸡科的家鸡杂交。曾有过人工授精或自然交配的实例,后人称之为“骡鸡”,雌雄皆不育。不仅如此,据说珍珠鸡几乎可以杂交任何一种野鸡,甚至可以染指看似高贵的孔雀。一些鸟类学家也将珍珠鸡归类为雉鸡,这不是一个跨家族。而鸟类的分化程度较低,整个鸟类的分化程度不如食肉目。发生一些超远缘杂交并不奇怪。

图5:母牛、牦牛和黄牛的杂交后代

几乎所有的跨家系杂交,后代中都没有雌雄可育个体的例子,而且仅限于人工实验,实际意义有限。动物的远缘杂交主要是种间和属间杂交。在中国的农牧业实践中,至少有三种“杂交”被广泛使用。第一,当然是骡、马、驴的杂交后代不能生育;二是母牛、牦牛与黄牛的杂交后代,雄性不育;第三,半番鸭、番鸭和普通家鸭的种间杂交后代不育。这些后代因其各自的优良特性而受到人们的重视,尤其是牦牛,集牦牛和黄牛之长,为青藏地区的社会经济发展做出了巨大贡献。

图6

动物的远缘杂交在自然界也广泛存在,这是一种上帝无法阻止的荷尔蒙冲动。偶蹄目的鲸豚以多情著称,无数的跨物种情爱在浩瀚的大海中上演:蓝鲸和长须鲸、独角鲸和白鲸、港湾鼠海豚和白背鼠海豚的杂交后代都被发现过,宽吻海豚是鲸鱼中的“西门庆”。已知宽吻海豚至少与其他13种海豚杂交过,但幸运的是,它们从未杂交过家族,保持着哺乳动物作为名门家族的最后尊严。是的,哺乳动物是高度分化的,从来没有出现过跨家族杂交的丑闻。

图7:豹猫和家猫的杂交后代

比起鲸豚的浪漫,陆地哺乳动物也没什么不同。跨属或跨种很常见,有时也没有严格的生殖隔离。鹿科的梅花鹿和马鹿在外貌和形态上有很大的不同,但这并不妨碍引入欧洲的梅花鹿成功搞乱了欧洲马鹿的血统。北极圈附近的北极熊和棕熊经常擦出火花,生出一些“卡布奇诺熊”;猫科家猫可以与许多猫科亚科物种杂交,不仅可以与野猫、野猫等物种和睦相处,还可以与猫科豹猫产生可育后代。因此,基因污染的威胁不得不引起警惕。

结束语

对了,说到远缘杂交和生殖隔离,总会有人跳出来说,既没有生殖隔离,但又是同一物种,这是不成立的。生殖隔离是判断物种的理想标准,但生命世界是复杂的,物种的间距不像围棋的格子那样等距,所以突破生殖隔离的壁垒也是普遍现象,甚至是物种进化的原因之一。那些说“生殖隔离的存在证明生物无法进化”的人,不过是无知的井底之蛙。

人工条件下的远缘杂交,如果有利于农业生产,提高人们的生活质量,不干扰自然,当然应该支持。远缘杂交,本来就存在于自然界,是自然界的一部分,人类很难不加干预地去干涉;但是,由于人类的影响,不应该发生的基因污染,应该尽量避免。

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