周末學習：染色體數目的差異是猿進化成人的鴻溝（1）

來源: 藍山雀於 2015-09-25 23:41:37 [檔案] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀：次 (16661 bytes)

染色體數目的差異是猿進化成人的鴻溝

（“染色體數目差異的鴻溝理論”）

第6節中，我們已經得出了這樣的結論：全人類源於最早的一對父母--科學亞當和科學夏娃。他們是由猿進化來的嗎？在人類學的現代科學上是怎樣看的呢？這就是本節要討論的問題。

一．人類是由進化產生的論點

1. 建立在“群體的、逐漸的”進化論的基點

達爾文進化論的基點是“代代相傳，略有差異”（descent with modification）。意即每世代都會產生許多有變異的個體，他們的特征可以被下一代繼承。並且，由於許多代變異的積累，形成了適應自然能力不同的群體。當自然環境變化時，一些不能適應的群體滅絕了，能適應的群體留下了，久而久之，形成了新的物種，這就是進化。

對於人來源於進化的描述大致是：第三紀的中新世開始變冷，森林範圍縮小，部分被毀滅，出現草原和荒漠。原住在森林中的古人猿逃向赤道地區，住在森林邊緣和平原上。於是“用四肢攀緣，林棲，主要吃果實的動物”，逐漸進化為能夠兩足直立行走、雜食、狩獵的動物。能夠適應環境變化的就保存下來，繼續進化發展，不能適應的就滅絕了。第四紀更新世冰期來臨，冰期和間冰期的氣候冷暖和幹、濕交替變化，植物覆蓋、冰川、河流以及海、陸發生相應的變遷，大大促進了人類的進化。得以適應變化巨大的生存環境的，被留了下來，終於形成了人類。在人們不知道染色體和DNA時，這一切的描述顯得十分合理。

2.無法逾越的鴻溝

進化論認為人與黑猩猩是共祖的。因為人進化了，而黑猩猩沒有進化，所以在600多萬年前分道揚鑣。按照這個假定，這共同的祖先（古人猿）就應該是和黑猩猩（包括猩猩、大猩猩和紅毛猩猩）一樣，有24對染色體。有了高倍顯微鏡後，人們看到了細胞中的染色體，認識了不同的物種，往往有不同數量的染色體。

1923年，美國遺傳學權威、得克薩斯大學校長西奧菲勒斯•佩音特（Theophilus Painter）提出人體的染色體數目為2n＝48，這被後來作為一條定論充斥於各種教科書和百科全書。直到1956年美籍華裔學者蔣有興（Joe Tjio JH）、徐道覺（Hsu TC）和Albert Levan才首先正確鑒定了人類染色體是2n＝46條而不是48條。

由此可以推斷，24對染色體的古人猿與23對染色體的現代人之間有一個鴻溝，染色體對數的區別就阻斷了古人猿進化成人的可能性。因為達爾文認為進化是“無數的、連續的、輕微的變異”（by numerous, successive, slight modifications）漸變形成的，而染色體對數的差別，成為了靠著“漸變進化”無法跨越的鴻溝。就像不可能去商店購買47.99個雞蛋，染色體條數同樣不能以非整數存在，因此，不能有染色體條數的數目一點點地漸變。例如不可能在48條 (24對)染色體和46條（23對）染色體中間，存在著47.99、47.98、47.97… 等染色體條數的、漸變過程中的猿人。

達爾文在“物種起源”中說：“徜使能證明有任何複雜器官不是經過無數的、連續的、輕微的變異形成的，那麽我的學說就要完全破產。但是，我還沒有發見這種情形。” （中文版第72頁）

人類23對染色體集合的細胞核，可以說是一種基本的、微小的“複雜器官”，也是所有器官構成的核心，恰恰它就是“不可能”從古人猿的24對染色體的細胞核“經由無數、連續地、微小的變異而形成”的。24對染色體的各種器官，也都不可能如此地“進化形成”23對染色體的器官，難道不是這樣嗎？達爾文沒有能發現是十分合理的，因為他沒有高倍顯微鏡。但是，達爾文的這句話，很客觀地為他的理論留下了餘地。今天，他留下的餘地被應驗了，結論是：他的“學說就要完全破產”了。

在同一書中還說：“因為自然選擇隻是利用微細的、連續的變異而發生作用；她從來不能采取巨大而突然的飛躍，而一定是以短的、確實的、雖然是緩慢的步驟前進。”（中文版第76頁）

那麽，古人猿如何經由“微小而可靠的，雖然是緩慢的步驟”來跨越這個染色體數目差異的鴻溝呢？顯然是不可能的。

3.從染色體、DNA看物種的隔離

僅僅是在近50年來，通過生物科學的研究，才對染色體和DNA有比較清晰的認識。我們知道，“科學是有關物質世界及其現象，並需要用到客觀觀察和係統實驗的知識體係。” （見《大英百科全書》

而在自然科學的知識體係方麵，必須借助不同時期的技術手段來達到。一百多年前，在認定人是由古猿進化而來時，人們根本就沒有高倍顯微鏡，也沒有分析DNA的技術。可以看出，那時的認識，必然受當時的科學技術手段所局限。

例如，馬和驢交配可以產生出騾子，但公騾和母騾的交配不會產生小騾子，以前是認為“母騾後麵盆骨不能開合，所以不能產子”，現在知道這是因為染色體數目形成的物種隔離。馬有64條染色體，驢有62條染色體，它們交配生下的騾子是63條染色體。騾子沒有生殖能力是因為染色體不成雙（63個是單數），生殖細胞無法進行正常的分裂（減數分裂）。在非常罕見的情況下，騾子有可能和馬（或驢）交配生出馬駒（或驢駒），這新的一代染色體一定是64條或62條，它隻是複原成了它的祖輩，但不可能形成一個新的物種。

其實人當中也有染色體畸變病的患者，他們隻有45條（23.5對）染色體。這樣的病人從外表看來，也有可能是正常的，但很難生育下一代，隻有較小的機會與46條染色體的人生出正常的人，卻不可能形成一個新的人種。

獅子和老虎都是38條（19對）染色體，它們互相交配有很小概率孕育生出“獅虎”（或“虎獅”）。“獅虎”也有更小的可能與獅子或老虎生出下一代，那將是一個正常的獅子或老虎，並沒有發現過一個“獅虎”的新物種。為什麽相同染色體數目的獅子和老虎不能交配產生一個新的物種呢？這深層的DNA原因還需要人們的繼續探索，但是，由於DNA的隔離，不能產生出一個“獅虎”新物種卻是一個不爭的事實。

4.新進化論的理論也無法挽救進化論

現在出現了一個“綜合進化理論”，試圖用基因和DNA突變來詮解古老的進化論。然而，無論是突變、遺傳漂變和基因流動等因素，都不可能實現古人猿經由“微小而可靠的，雖然是緩慢的步驟”，去改變染色體的對數。23對染色體和24對染色體對數差異，仍然是這些新進化論無法逾越的鴻溝。

二．驟變產生“23對染色體人的始祖”的假說

麵對進化論無法解決的染色體鴻溝問題，有人重新提出了物種產生的“驟變論”，認為是古人猿的染色體發生了驟變，24對染色體瞬間變成了23對，產生了兩個23對染色體的現代人始祖，並以此跨過了染色體對數的鴻溝。

驟變論（Saltation ：Jumping and discontinuous changes)認為生物的變異，是“非漸進”的，甚至隻需要一個步驟便能形成新物種。提出驟變論的重要人物之一是米瓦特（St. George Jackson Mivart ，1827–1900)，他是一位和達爾文同時代的生物學家。米瓦特相信新物種“是突然的，而且是一蹴而成”產生的（“with suddenness and by modifications appearing at once.”）。1871年，米瓦特出版了他的著作《在物種的成因》（On the Genesis of Species）和達爾文進行了針鋒相對的爭論，我們在第九節還要詳細敘述。

1.建立在DNA“驟變” 假說上的基點

這個假說是建立在以下三個基點上：

（1）人類和黑猩猩有共同祖先：即24對染色體的古人猿。黑猩猩沒有進化，仍保持了24對染色體；

（2）由於驟變，古人猿的24對染色體中的兩個染色體發生了融合，變成了人的2號染色體，因此產生了具有23對染色體的人類；

（3）這種因驟變產生染色體融合的現象，可以參考的是在目前人類中仍然存在著的染色體病：羅伯遜易位病 ( Robertsoniantranslocation)。

2. 羅伯遜易位病

根據著絲粒的位置，人類染色體可以分為三種：（1）近中著絲粒染色體，著絲粒位於或靠近染色體中央，將染色體分為長短相近的兩個臂；(2)亞中著絲粒染色體，著絲粒偏於一端，將染色體分為長短明顯不同的兩個臂；(3)近端著絲粒染色體，著絲粒非常靠近染色體的一個頂端。

羅伯遜易位是一種常見的染色體疾病，其發病率約為千分之一，都是“近端著絲粒染色體”的融合。在人類細胞核中的23對染色體中，有5對“近端著絲粒染色體”，如圖7-2中的13、14、 15、 21 和 22號染色體。

羅伯遜易位是在“近端著絲粒染色體”的“著絲粒處”或其附近斷裂後，兩個染色體融合為一個染色體，形成了異常的染色體結構。例如，在生殖細胞“減數分裂”產生精子時，其第13號染色體和第14號染色體的長臂融合成了一個染色體（它們的短臂丟失），那麽這個精子中，隻包含了22條染色體。因為“近端著絲粒染色體”的短臂相當短，丟失的遺傳信息不多，這個精子仍然可以產生受孕。當這個精子和一個正常卵子（包含23條染色體）結合時，就會產生出45條染色體的胚胎。當這個胚胎發育成長成人後，仍然可以是一個基本正常（醫學上叫表型正常--Phenotype normal[注釋1]）的人，隻是這樣的病人即使和正常染色體的配偶結合，在孕育時，常常會發生自然流產、死胎、畸形生育等病症，隻有很小的幾率生出正常的、23對染色體的孩子。

圖7-1 人類的23對染色體的著絲粒位置圖

3．人類的2號染色體

2005年4月，在英國《自然》雜誌上，“美國國家人類基因組研究所”發布了由122位研究人員簽名的研究報告“Generation and annotation of the D NA sequences of human chromosomes 2 and 4”“人類2號和4號染色體全麵注解的序列”，這是世界基因組研究計劃中的一個項目。此報告應該是對2號染色體最權威的研究成果。

在報告的結論中有這樣的說明：“在2號染色體上，過去曾經描述過，在2q13–2q14.1位置上，有圍繞著祖先染色體融合的區域。在這裏，我們鑒定出2q21.1-2q21.2內一段2.6-Mb區域內有著豐富的近著絲粒、重複和著絲粒衛星重複序列”，這“也許是標誌著祖先的端粒和著絲粒，可能代表著人類世係中的常染色體的經常性重組。”

“On chromosome 2, the local region surrounding the ancestral chromosomal Fusion site on 2q13–2q14.1 had previously been described. Here we identi?ed a 2.6-Mb region within 2q21.1–2q21.2 that is enriched for pericentromeric duplications and centromeric satellite repeat sequence motifs”，“perhaps representative of recurrent chromosome rearrangements in the human lineage.”

在第6節中，我們已經質疑了“在2q13–2q14.1位置上”所謂的融合區的“TTAGGG”序列，知道它不可能是表達兩個染色體端粒的融合。但是在這裏，我們仍然按照驟變論的設想，繼續的來進行分析。

根據這個報告結論，假定了人的2號染色體，是由兩個古人猿的染色體融合而成。參照羅伯遜易位的病理和上麵結論中所描述的融合點的位置、退化著絲粒的位置，研究人員繪製了圖片（圖7-2），表達了它們的融合的方式。

2#染色體合並