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黃帝為什麼一定會有一個人類爸爸?

黃帝,中國遠古時代華夏民族的首領,被尊為中華「人文初祖」、「五帝之首」。在這位偉人身上有太多的傳說,其中一個與他的降生有關。相傳黃帝的母親附寶求子心切,上天聽到了她的祈求遂降下雷鳴閃電,附寶受天地感應後順利懷孕,生下了黃帝。這個傳說在我國文化中流傳已久,但在生物學家眼裡,它就是個徹頭徹尾的謠言。為什麼呢?因為孤雌生殖不可能生齣兒子。

黃帝像

如果你沒明白這中間的邏輯關係,那就聽我慢慢道來。

首先,什麼是孤雌生殖?孤雌生殖,顧名思義就是由一個雌性動物單獨進行的生殖。自然界中的生物有兩種不同的方式來繁殖後代,一種叫無性繁殖,比如細菌,它們無所謂雌雄,自己就能平均分成兩半,或者分裂出一個小細胞,形成下一代。而另一種叫有性生殖,比如飛禽走獸,也包括我們人類。這些生物都是由父母產生的有性生殖細胞(比如精子和卵細胞),通過受精作用結合成受精卵,進而發育而來的。

我們的父母是怎麼製造出有性生殖細胞的呢?這涉及到一個叫「減數分裂」的過程。以人類為例,我們有46條染色體,23條來自爸爸,23條來自媽媽。當細胞正常進行有絲分裂時,這46條染色體分別複製一次,再均等分配到兩個子細胞中,從而保持了每一個細胞46條染色體總數的不變。

有絲分裂示意圖

而在減數分裂時,每一條染色體首先都複製一次,但複製完的染色體通過著絲點相連,並不分開。然後這46條染色體(雖然每一條染色體都複製了一次,但因為它們尚未分裂,所以仍然算一條染色體)按照來源兩兩配對,變成23對。每一對染色體都有一條是來自爸爸的,另一條來自媽媽。隨後細胞進行第一次分裂,成對的染色體分別被分到一個子細胞中。這一階段結束後,每一個子細胞都有23條已經複製但尚未分離的染色體。隨後這些染色體上的著絲點斷裂,23條染色體變成了46條染色體。接著,子細胞再一次分裂,46條染色體再次被均分到兩個子細胞中。最終的結果就是每一個子細胞只剩下了23條染色體。科學家就把這種染色體複製一次,但細胞分裂兩次的分裂方式叫做減數分裂,由減數分裂形成的細胞就叫有性生殖細胞。

(想通過視頻了解有絲分裂和減數分裂對比的,請移步這裡

精子的形成過程

減數分裂示意圖

花粉母細胞正常的減數分裂

A: 間期; B: 細線期; C: 偶線期; D: 粗線期; E: 雙線期; F: 終變期; G: 中期I; H: 中後期I; I: 後期I; J: 末期I; K: 間期II; L: 中期II; M: 後期II; N: 末期II; O: 四分體時期。(樊建青等著,《光溫敏核雄性不育小麥BS366花粉母細胞減數分裂的細胞學研究》,發表自《中國細胞生物學學報》,2011年, 33卷(6期): 622–628頁)

生物為什麼要進行減數分裂呢?這是為之後的受精過程做準備。減數分裂之後,每一個生殖細胞的染色體數都減半,兩個生殖細胞結合後,受精卵就恢復到了正常的數量。如果沒有減數分裂,那麼每一次結合,受精卵里的染色體數都會加一倍,數代之後受精卵里就會有一個天文數字多的染色體,明顯不符合進化要求。

那麼孤雌生殖是怎麼回事呢?孤雌生殖的起始階段也是細胞通過減數分裂形成性細胞的過程。一個卵原細胞(即最終會形成卵細胞的性細胞)在減數分裂後,會形成一個大細胞和三個小細胞,這個大細胞進一步發育形成卵子,而另外三個小細胞科學家稱為「極體」。對於大部分進行有性生殖的生物來說,卵原細胞分裂成的三個極體會逐漸退化掉,不參與受精過程。而對於一些能進行孤雌生殖的生物而言,它們的卵子可以隨機地與一個極體結合,把自己的染色體數恢復到正常數量,然後像受精卵一樣發育出一個新的個體。此外,也有生物是將兩個極核融合,形成染色體數量正常的細胞,進而發育成新個體。不過,也有的生物覺得這種分裂兩次,再挑兩個細胞融合的過程太麻煩了,索性不進行第二次分裂了,直接讓第一次分裂形成的細胞進入發育階段,形成個體。除了以上三種發育方式外,還有生物可以直接讓卵細胞不經受精作用,獨立發育,變成生物個體。

卵細胞及極體的形成過程

相比於普通的有性生殖,孤雌生殖一般只出現在較為原始的動物身上,比如蚜蟲、蝶、原始的軟骨魚,在人類的身上目前還沒有發現確實的證據。不過即使人類可以進行孤雌生殖,黃帝的媽媽也生不齣兒子,為什麼呢?因為孤雌生殖所用的卵細胞或極體都是從母親自己的性細胞發育來的,只能帶有跟母親完全一致的染色體。母親的性染色體是XX組合,而要生齣兒子,則必須需要有一個Y染色體,形成XY組合。黃帝的媽媽顯然沒辦法製造出一個Y染色體,所以身為男兒身的黃帝一定要有一個人類爸爸。


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