问题

有性生殖能不能保持母本的优良性状?

回答
有性生殖在保持母本优良性状方面,用一句话概括,是一个复杂且动态的过程,它既有机会放大和传承母本的优势,但也存在稀释和变异的风险。 要想详细地说明这一点,我们需要深入了解有性生殖的几个关键环节:

1. 精卵结合的本质:基因的重组与融合

有性生殖的核心在于通过减数分裂产生精子和卵子,再由它们结合形成合子。这个过程并非简单的“复制粘贴”母本的基因组。

减数分裂中的“洗牌”——基因重组(交叉互换): 在减数分裂前期,同源染色体(一条来自父本,一条来自母本)会紧密配对。在这个过程中,它们之间会发生“交叉互换”,即将一部分染色体片段进行交换。这意味着,即使母本的某个染色体上承载了许多优良的基因,这些基因也可能在交叉互换中被“拆分”,与来自父本的基因片段重新组合。
同源染色体在减数分裂中的“随机分配”——独立分配定律: 减数分裂过程中,成对的同源染色体在细胞赤道板上的排列是随机的,它们会各自随机地进入子细胞。这意味着母本的染色体组,并不是原封不动地传递下去。例如,母本的染色体A可能与父本的染色体B在同一个减数分裂过程中分开,而母本的染色体C则可能与父本的染色体D分到同一个配子中。这种随机性进一步加剧了基因组合的多样性。

所以,从基因层面来看,有性生殖必然会导致母本基因组的“重排”和“重组”。这与无性生殖(如克隆)直接复制母本基因组,从而完美保留母本性状的方式,在本质上是不同的。

2. 为什么有性生殖仍然能“一定程度”地保持优良性状?

尽管存在基因重组,有性生殖并非完全“破坏”母本的优良性状。原因如下:

优良性状往往是多个基因协同作用的结果: 如果母本的某个优良性状(比如抗病性强、产量高、适应性好等)是由多个基因共同决定的,并且这些基因恰好都存在于母本的基因组中,那么当母本的配子形成时,只要这些优良基因所在的染色体片段或完整的染色体能够传递给后代,并且与父本的对应基因(如果父本基因也对该性状有贡献,甚至是优势基因)结合后,能够维持或加强这种优良表现,那么优良性状就有可能在后代中得到体现。
显性基因的优势传递: 如果母本的优良性状是由显性基因决定的,那么只要后代获得了这个显性基因(无论来自母本还是父本),这个性状就有可能表现出来。例如,母本有一个控制“高产”的显性基因A,即使父本的基因是a(低产),后代的基因型可能是Aa,那么后代依然可能表现出高产的性状。
遗传的“累积效应”和“组合效应”: 母本拥有的优良基因,如果能通过减数分裂和受精作用,与父本的优良基因进行有利的组合,那么后代可能比母本(甚至父本)拥有更强的综合优势。这被称为遗传的累积效应和组合效应。此时,母本的优良基因只是构成这个更优良整体的一部分。

3. 母本优良性状可能被“稀释”或“改变”的情况

有性生殖也可能导致母本的优良性状减弱甚至消失:

与劣质基因的组合: 母本的优良基因可能因为交叉互换,与父本的劣势基因片段连接在一起,或者在随机分配中,优良基因所在的染色体片段没有被传递到后代,或者传递到的后代又与父本的劣势基因结合,导致后代性状不如母本。
显性基因被隐性基因“掩盖”: 如果母本的优良性状是由隐性基因决定的,那么后代必须同时获得两个隐性基因才能表现出该性状。如果父本提供的不是这个隐性基因,那么即使后代从母本那里继承了该隐性基因,也不会表现出优良性状。
性状是多基因控制,且母本基因组合并非最优: 很多重要的生物性状并非由单个基因决定,而是由多个基因共同调控。即使母本在某个方面表现优良,它的基因组合可能并非完美无缺。在与父本结合时,新的基因组合可能不如母本,从而导致性状的下降。

4. 生物学上的意义——为什么要通过有性生殖“冒险”?

虽然有性生殖似乎会“稀释”母本的优良性状,但它之所以普遍存在,是因为它带来了巨大的进化优势:

产生遗传多样性: 如前所述,基因重组和随机分配极大地增加了后代的遗传多样性。这种多样性是生物应对环境变化、疾病爆发等挑战的关键。当环境发生改变时,总会有一些具有新基因组合的个体能够适应,从而保证物种的延续。
淘汰不利突变: 有性生殖通过基因的重新组合,也有助于将一些可能有害的突变从优势基因组合中分离出来,并可能被一些有利的基因所取代,从而加速不良基因的淘汰。

总结来说:

有性生殖不能保证百分之百地保持母本的优良性状,因为它本质上是一个基因重组和随机组合的过程。母本的优良基因有可能在传递过程中被稀释、分离,或与来自父本的基因进行不利的组合。

然而,有性生殖也并非完全“丢失”母本的优良性状。如果母本的优良性状由显性基因决定,或者由多个优良基因共同决定且这些基因能够被有效传递和组合,那么后代就有可能保留甚至放大这些优良性状。

从进化的角度看,有性生殖的这种“不确定性”正是其最大的优势——它为物种带来了宝贵的遗传多样性,使其能够更好地适应不断变化的环境,并可能产生比任何一个亲本都更优秀的后代。这是一种“风险与机遇并存”的繁殖方式。

网友意见

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有性生殖有时候可以继承母本的优良性状,但概率比无性生殖要低。

一些教科书和网络百科介绍组织培养、压条、扦插等无性生殖相关的技术在农业上的应用时,会说“营养生殖能保持亲本的优良性状,因此广泛应用于人工栽培的竹子、果树、茶树、甘蔗等植物”,这并不是说有性生殖“绝对不能”保持母本的优良性状。

对于不能自然进行无性生殖的物种(例如绝大部分哺乳类),与优良性状相关的基因是数量较少的显性基因的场合,在人为育种下并不会很难继承。若是隐性基因或多个基因共同决定的性状,则可能需要多培养几代近交来纯化。

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