為什麼人類有23對染色體,或多或少會怎麼樣呢?
你可能聽說過137是一個神奇的數字,也可能聽說過金字塔裡帶出了個數字142857,但如果你問遺傳學家,他們會告訴你,真正神奇的數字是46。
為什麼是46 ?因為這是在幾乎每個人類細胞中發現的染色體總數(確切地說是23對染色體),而那些細小的線狀結構包含了關於你是誰以及你的獨特之處的所有信息。
DNA和染色體
要理解染色體是什麼,你首先要理解DNA是什麼。DNA的正式名稱是脫氧核糖核酸,它是一種複雜的分子,存在於所有的動植物中。
它幾乎存在於生物體的每一個細胞中,它包含了維持生物體正常運轉(發育和繁殖)所必需的所有信息。
DNA也是生物體傳遞遺傳信息的主要方式。在繁殖的過程中,一部分DNA從父母傳給後代。簡而言之,DNA講述了你獨一無二的生物學故事。
正如你可能想像的那樣,DNA需要很長的時間來保存所有重要的信息。
如果你把一個細胞中的DNA拉伸到它的全長,它的長度大約是2米,如果你把所有細胞中的DNA放在一起,你就會得到一條大約是太陽系直徑兩倍的鏈。
幸運的是,細胞非常聰明,用一種巧妙的方式將所有信息打包成節省空間的包裹——輸入:染色體。
染色體的名字來源於希臘語中的「顏色(chroma)」和「身體(soma)」,它是一種細胞結構,科學家可以在顯微鏡下用有色染料染色,每個染色體都是由蛋白質和DNA組成。
每一條染色體都包含一個DNA分子,確切地說,長串的遺傳信息緊緊地包裹在蛋白質(稱為組蛋白)周圍,蛋白質就像一個線軸,有效地將長而富含信息的分子捆綁成完美的大小和形狀,以適合細胞核。
每個人類細胞都有23對染色體,共46條(精子和卵細胞每個細胞只有23條染色體)。
為什麼23對呢?
每個細胞46條(23對)的神奇數字在生物中並不普遍。首先,人類碰巧也是一個「二倍體」物種,這意味著我們的大多數染色體都是成對配對的同源染色體(每對染色體的兩個成員被稱為同源染色體)。
許多動植物都是二倍體,但並不是所有的動植物都有46條二倍體。例如,蚊子有6條二倍體染色體,青蛙有26條,蝦有508條染色體!
但是為什麼人類有23對呢?它發生在進化過程中。
人類有23對染色體,而所有其他類人猿(黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和猩猩)都有24對染色體。
研究人員認為,這是因為在人類進化譜系中,兩個祖先的類人猿染色體在其端粒(尖端)處融合,產生人類2號染色體(佔有的DNA約是整個細胞的8%)。因此,人類少了一對染色體。這是人類基因組和近親基因組之間的主要差異之一。
現在讓我們回到精子和卵子的問題上,這些細胞每對只有一條同源染色體,被認為是「單倍體」。
原因如下:當精子和卵子融合時,它們結合遺傳物質形成一個完整的二倍體染色體。如果你仔細想想,這是很有道理的。
這意味著每對父母在他們孩子的細胞中向一對同源染色體貢獻一個同源物。
以血型為例,AB型血的人在他們的兩條同源染色體上遺傳了兩種不同的基因變異——一條為A染色體,一條為B染色體——當兩者結合時,就產生了AB型血。
染色體太多或太少
現在你知道教科書上的例子,一個健康的人幾乎身體的每個細胞都有23對染色體,但生活並不總是教科書。
如果有什麼東西導致了染色體或多或少的發育,會發生什麼?
標準46條染色體的增加或減少(稱為非整倍體)要麼發生在生殖細胞(精子和卵子)的形成過程中,要麼發生在胎兒發育的早期,要麼發生在出生後身體的任何其他細胞中。
非整倍體最常見的形式之一是「三倍體」,即細胞中存在一個額外的染色體。三體的一個眾所周知的結果是唐氏綜合症。
這是一種由每個細胞中21號染色體的三份拷貝引起的疾病,這個額外的染色體導致每個細胞共有47條染色體,而不是46條。
細胞中一條染色體的丟失被稱為「單倍體」,在這種情況下,每個細胞中只有一個特定染色體的副本,而不是兩個。
先天性卵巢發育不全就是一種單倍體疾病,即女性每個細胞只有一個X染色體副本,而正常情況下有兩個。
非整倍體還有其他變異,在極端情況下,它們可能危及一個人的生命。
此外,癌細胞的染色體數目也有變化。與生殖細胞發生的變異不同,這些變化發生在身體的其他細胞中,所以它們不會遺傳。
其實人類現有的東西大都是完全的剛剛好,或多或少都會帶來不良反應!
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