四倍体是物种增加基因数量的方法之一
从进化论的视角来考量,四倍体最有趣的地方之一,便是四倍体似乎为新基因数量的增加提供了机会。如果染色体数目加倍,能得到稳定的新型,又如果加倍之后,四条相同的染色体随着时间的推进,出现了些许差异,以至有两条染色体变得异常相似,而另外两条也变得相似起来,在这种情况下,除了许多基因仍然保持不变之外,四倍体势必在遗传上和(亲代的)二倍体相似。在每一组四价染色体中,将会呈现出很多相似的基因,而且当其个体中出现了一组基因是杂合子的类型时,子二代预计会出现孟德尔式比例的15:1,而非3:1。事实上,这样的比例也在小麦和荠中出现过。但染色体的四倍性是否能解释上述结果,或者是否还有别的方法使染色体加倍,我们尚不知晓。
总之,在我们知道更多的关于基因如何增加的方式之前(如果现在还有新基因出现的话),想利用四倍性来解释基因数量的增加,这确实有点冒险。我们所能确定的是,在雌雄同株的植物中,新的类型或许是以四倍体的途径形成的。然而在雌雄异体的动物中,四倍体的这条途径多半是行不通的(除开单性生殖的物种)。正如上面所说,当四倍体与正常型即二倍体杂交之后,四倍性就会丢失,而且其后代不太容易恢复成四倍体。
[1]汉斯(Hance)描述过待霄草的染色体有时会出现断裂成片段的现象。赛雷尔(Seiler)也描述过灯蛾(Phragmatobia)和其他蛾类中的些许个例,其中,一些染色体在卵细胞和精细胞中是连接在一起的,而在胚胎细胞内又分离开来。在蜜蜂的所有体细胞内,每一条染色体都被假定是断成两段的。在蝇类或其他动物的一些体细胞中,染色体会分裂而细胞未分裂,这种方式使染色体数目增加到二倍或四倍。
[2]近年来,德拉瓦莱(Della Valle)和霍瓦斯(Hovasse)否定了不同体细胞中染色体数目保持恒定这一观点。他们的这个结论,是以两栖类的体细胞方面的研究为基础的。然而两栖动物的染色体数目过多,很难去界定其精确度,所以其结论不足以去推翻其他生物(甚至一些两栖动物)的绝大多数观察结果。在这些生物中,染色体的数目是可以被精确确定的。我们也知道,要么细胞未分裂而染色体分裂,要么染色体分裂,但都能得到一个恒定数量的染色体。在某些组织中,染色体的数目可以变为原染色体数目的两倍或者四倍。但这些特殊的例子,都不足以影响一般情况。
[3]显花植物:形成花的植物综合分类群的总称,隐花植物的对应词。在早期,显花植物是一个广义的概念,是裸子植物和被子植物的总称,但是裸子植物的孢子叶球(球花)严格说来还不能看作真正的花,所以现在多数学者都采用狭义的概念,即有花植物或显花植物都仅指被子植物,而不包括裸子植物。现在多将显花植物改称为种子植物。
[4]雌雄同株:生物学术语,是指一株植物的花既有雌蕊,也有雄蕊。而这又分两种情况:其一,雌蕊与雄蕊分在两种(朵)花上,这种叫单性花,就像玉米;其二,雌蕊与雄蕊在同一朵花上,这叫两性花,就像桃花。雌雄同株为雌雄异株的对应词。
[5]龙葵:茄科茄属植物,又称为黑星星、野海椒、石海椒和野伞子。
[6]砧木一般用于嫁接,并不是指具体的某一树种,它所指的树有很多种,只要能进行嫁接的都被称为砧木。一般进行嫁接的砧木,都要和被嫁接的植物同属于一种,这样嫁接才会成功。
[7]即巨型番茄的细胞要比亲代番茄的大。
[8]曼陀罗:茄科曼陀罗属植物,草本或半灌木状,高0.5~1.5米,茎粗壮,圆柱状,淡绿色或带紫色,下部木质化。
[9]蒴果:干果的一种,由两个以上的心皮构成,内含许多种子,成熟后裂开,如芝麻、百合、凤仙花等的果实。
[10]多年生植物是指个体寿命超过两年以上的植物。木本植物都是多年生植物,如地上部分为多年生的,均为乔木和灌木,如地上部分为一年生的,即为半灌木。大多数多年生植物在一生中多次开花结实,但也有一生中只开花结实一次的,如竹子、龙舌兰等。
[11]墨西哥大刍草:又名墨西哥野玉米,是禾本科类蜀黍属植物,一年生高大草本。
[12]一年生植物,指在一年期间发芽、生长、开花然后死亡的植物。此类植物皆为草本,因此又常称为一年生草本(植物)。
[13]藓类植物:一群小型的高等植物,没有真根和维管组织的分化,多生于阴湿环境,具有配子体世代占优的独特生活史。配子体产生性器官(精子器和颈卵器)和配子(精子和卵子);孢子体产生孢子,但它们不能独立生存,必须依赖配子体提供水分和营养物质。
[14]原丝体:大多数苔藓类植物(主要是藓类)的孢子萌发后首先产生的一个有分枝且含有叶绿体的丝状体或片状体,也称为叶状体。原丝体能独立存活,它进一步分化形成具有性器官的配子体。原丝体细胞都为单倍体。
[15]配子体:在植物世代交替的生活史中,能产生配子和具有单倍数染色体的植物体。苔藓类植物配子体世代发达,常见的植物体为其配子体,孢子体寄生在它上面。蕨类植物的配子体称原叶体,虽能独立存活,但演变存活期短,跟孢子体相比,不占优势。植物的配子体是由单倍体孢子经有丝分裂产生的。
[16]孢子:细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞,它能直接发育成新个体。
[17]对于低等植物来说,不存在生殖器,只存在生殖组织——精子器和颈卵器,精子器产生精子,颈卵器产生卵子,二者结合成孢子之后飞散出去。