为什么家马与普氏野马、欧亚野猪与日本野猪染色体对数不同，却没有生殖隔离？
家马和普氏野马，欧亚野猪和日本野猪，这几对动物的染色体数量的确存在差异，但它们之间并没有产生生殖隔离，这确实是一个很有趣的生物学现象。要理解这一点，我们需要深入探讨染色体数量差异与生殖隔离之间的复杂关系，以及家养驯化过程可能扮演的角色。
首先，我们来具体看看这些物种的染色体对数：
家马 ( Equus caballus )： 染色体对数为 32 对 (2n = 64)。
普氏野马 ( Equus ferus przewalskii )： 染色体对数为 33 对 (2n = 66)。
欧亚野猪 ( Sus scrofa )： 染色体对数为 19 对 (2n = 38)。
日本野猪 ( Sus scrofa leucomystax )： 这是一个比较特殊的情况。传统的分类上，日本野猪被认为是欧亚野猪的一个亚种。然而，在染色体研究中，日本野猪（和东亚其他地区的野猪）的染色体数量与欧洲野猪存在差异。具体来说，欧洲野猪通常是 2n = 38，而东亚（包括日本）的野猪通常是 2n = 40。这种差异主要是由于某个染色体（通常认为是第15号染色体）在进化过程中发生了融合。
为什么会有染色体数量的差异？
染色体数量的改变，通常是由染色体结构变异引起的，比如：
1. 染色体融合 (Fusion)： 两个或多个染色体末端结合成一个较大的染色体。这会减少染色体的总数。普氏野马和家马之间，以及部分东亚野猪和欧洲野猪之间的差异，就可能与此类事件有关。例如，如果家马的某个染色体是由两条普氏野马的染色体融合而成，那么家马的染色体数量就会比普氏野马少。
2. 染色体分裂 (Fission)： 一个染色体在着丝点附近分裂成两个。这会增加染色体的总数。
染色体数量差异为何不一定导致生殖隔离？
生殖隔离是物种形成的关键标志，它意味着不同种群的个体之间不能成功杂交产生可育的后代。生殖隔离的机制是多样的，不仅仅是染色体数量的差异。以下是几个关键原因，解释了为何在这些例子中，染色体数量的不同并未造成生殖隔离：
1. 染色体数量的差异是“微小”的，且结构上是兼容的：
马类： 家马 (64) 和普氏野马 (66) 之间，只有两条染色体的数量差异。这个差异可以解释为，在某种进化事件中，一个“原始”染色体（在普氏野马中可能存在的）在某一人群中发生了分裂，产生了两个较小的染色体，或者反过来，两条染色体发生了融合。然而，重要的是，这些染色体在结构上仍然非常相似，彼此之间能够有效地配对，进行减数分裂，形成正常的配子（精子和卵子）。
猪类： 东亚野猪 (40) 和欧洲野猪 (38) 之间的差异（2条染色体），通常被认为是由第15号染色体在东亚野猪系谱中发生融合造成的。这意味着，东亚野猪的第15号染色体与欧洲野猪的两条“原始”染色体，在结构上存在高度同源性。在杂交时，尽管染色体数量不完全匹配，但染色体之间的同源区域仍然能够进行正确的联会（配对）。
2. 减数分裂的“容错性”和“补偿机制”：
在杂交产生的个体（杂合子）中，减数分裂是一个复杂的过程，涉及到染色体的准确配对和分离。当染色体数量略有差异时，减数分裂可能会遇到一些挑战。然而，生物体进化出了多种机制来“容忍”这种差异，至少在一定程度上。
染色体数量异数的形成： 即使数量不匹配，染色体也可能在减数分裂过程中形成“异数”配子，即含有多一条或少一条染色体的配子。但如果这些异数配子仍然能够参与受精，并且由此产生的合子在发育过程中具有足够的“生命力”和“补偿能力”，那么繁殖就可以继续。
染色体结构相似性： 只要染色体在长度、着丝点位置以及基因的排列顺序上足够相似，同源染色体就能成功联会。即便是在减数分裂过程中出现一些“小差错”（例如，形成四价体而不是二价体），如果这些差错不会导致大量关键基因的丢失或失调，后代仍然可能是可育的。
3. 家养驯化过程可能强化了这种“兼容性”：
选择压力： 家养动物的驯化过程，是一个由人类主导的选择过程。在这个过程中，那些能够成功繁殖、性状优良的个体被优先选择下来。如果家马和普氏野马，或者不同亚种的野猪在地理上存在一定程度的重叠，并且在早期驯化过程中，能够成功杂交并产生可育后代的个体，那么这些“容忍”了染色体数量差异的杂合子，很可能被人类观察到并继续保留。这种过程在潜移默化中，就选择了能够维持生殖能力的基因型。
基因流动的增加： 人类有意或无意地将不同地域的种群进行混合，增加了基因的流动。这种人为促进的基因混合，也可能“逆转”或“减缓”了自然选择下可能出现的生殖隔离进程。
4. 生殖隔离是渐进的过程，并非“一蹴而就”：
物种形成是一个漫长的 evolutionary journey。生殖隔离的形成通常是多方面因素共同作用的结果，包括地理隔离、生态隔离、行为隔离，以及基因和染色体层面的不兼容。
染色体数量的差异，如果只是初期阶段，可能只引起繁殖率的轻微下降或后代可育性的小幅减弱，但尚未达到完全阻断基因交流的程度。
在马和猪的这些例子中，可能存在的是“部分生殖隔离”或者“杂交不育度低”。这意味着它们并非完全没有生殖隔离，只是隔离的程度非常轻微，以至于在自然状态下，或者在人工干预（如家养）下，它们仍然能够有效地交流基因。
5. 基因本身的同源性是根本：
最终，生殖隔离的根源在于基因层面。即便染色体数量不同，只要构成这些染色体的基因序列高度相似，并且基因的整体功能、调控网络仍然保持相对的协调，那么个体之间就能成功地配对、转录、翻译，并最终产生正常功能的后代。家马和普氏野马、欧亚野猪和日本野猪的案例，都表明了它们基因层面上的高度同源性，是它们能够克服染色体数量差异的关键。
总结来说：
家马与普氏野马、欧亚野猪与日本野猪之所以染色体对数不同却无生殖隔离，是因为：
染色体数量差异的“程度”相对较小，且结构上具有高度的同源性，能够有效地在减数分裂过程中配对。
生物体存在一定的“容错性”和“补偿机制”，允许形成数量不匹配但仍然可育的配子。
家养驯化过程可能通过选择压力和增加基因流动，无意中强化了这种“兼容性”。
生殖隔离是一个渐进的过程，这些物种可能处于生殖隔离形成初期的阶段，隔离程度很低。
基因层面的高度相似性，是它们克服染色体数量差异、维持基因交流的根本原因。
这些例子生动地说明了，染色体数量差异与生殖隔离之间并非简单的“一比一”的对应关系，生物进化的复杂性远超我们简单的计数。
首先，我们来具体看看这些物种的染色体对数：
家马 ( Equus caballus )： 染色体对数为 32 对 (2n = 64)。
普氏野马 ( Equus ferus przewalskii )： 染色体对数为 33 对 (2n = 66)。
欧亚野猪 ( Sus scrofa )： 染色体对数为 19 对 (2n = 38)。
日本野猪 ( Sus scrofa leucomystax )： 这是一个比较特殊的情况。传统的分类上，日本野猪被认为是欧亚野猪的一个亚种。然而，在染色体研究中，日本野猪（和东亚其他地区的野猪）的染色体数量与欧洲野猪存在差异。具体来说，欧洲野猪通常是 2n = 38，而东亚（包括日本）的野猪通常是 2n = 40。这种差异主要是由于某个染色体（通常认为是第15号染色体）在进化过程中发生了融合。
为什么会有染色体数量的差异？
染色体数量的改变，通常是由染色体结构变异引起的，比如：
1. 染色体融合 (Fusion)： 两个或多个染色体末端结合成一个较大的染色体。这会减少染色体的总数。普氏野马和家马之间，以及部分东亚野猪和欧洲野猪之间的差异，就可能与此类事件有关。例如，如果家马的某个染色体是由两条普氏野马的染色体融合而成，那么家马的染色体数量就会比普氏野马少。
2. 染色体分裂 (Fission)： 一个染色体在着丝点附近分裂成两个。这会增加染色体的总数。
染色体数量差异为何不一定导致生殖隔离？
生殖隔离是物种形成的关键标志，它意味着不同种群的个体之间不能成功杂交产生可育的后代。生殖隔离的机制是多样的，不仅仅是染色体数量的差异。以下是几个关键原因，解释了为何在这些例子中，染色体数量的不同并未造成生殖隔离：
1. 染色体数量的差异是“微小”的，且结构上是兼容的：
马类： 家马 (64) 和普氏野马 (66) 之间，只有两条染色体的数量差异。这个差异可以解释为，在某种进化事件中，一个“原始”染色体（在普氏野马中可能存在的）在某一人群中发生了分裂，产生了两个较小的染色体，或者反过来，两条染色体发生了融合。然而，重要的是，这些染色体在结构上仍然非常相似，彼此之间能够有效地配对，进行减数分裂，形成正常的配子（精子和卵子）。
猪类： 东亚野猪 (40) 和欧洲野猪 (38) 之间的差异（2条染色体），通常被认为是由第15号染色体在东亚野猪系谱中发生融合造成的。这意味着，东亚野猪的第15号染色体与欧洲野猪的两条“原始”染色体，在结构上存在高度同源性。在杂交时，尽管染色体数量不完全匹配，但染色体之间的同源区域仍然能够进行正确的联会（配对）。
2. 减数分裂的“容错性”和“补偿机制”：
在杂交产生的个体（杂合子）中，减数分裂是一个复杂的过程，涉及到染色体的准确配对和分离。当染色体数量略有差异时，减数分裂可能会遇到一些挑战。然而，生物体进化出了多种机制来“容忍”这种差异，至少在一定程度上。
染色体数量异数的形成： 即使数量不匹配，染色体也可能在减数分裂过程中形成“异数”配子，即含有多一条或少一条染色体的配子。但如果这些异数配子仍然能够参与受精，并且由此产生的合子在发育过程中具有足够的“生命力”和“补偿能力”，那么繁殖就可以继续。
染色体结构相似性： 只要染色体在长度、着丝点位置以及基因的排列顺序上足够相似，同源染色体就能成功联会。即便是在减数分裂过程中出现一些“小差错”（例如，形成四价体而不是二价体），如果这些差错不会导致大量关键基因的丢失或失调，后代仍然可能是可育的。
3. 家养驯化过程可能强化了这种“兼容性”：
选择压力： 家养动物的驯化过程，是一个由人类主导的选择过程。在这个过程中，那些能够成功繁殖、性状优良的个体被优先选择下来。如果家马和普氏野马，或者不同亚种的野猪在地理上存在一定程度的重叠，并且在早期驯化过程中，能够成功杂交并产生可育后代的个体，那么这些“容忍”了染色体数量差异的杂合子，很可能被人类观察到并继续保留。这种过程在潜移默化中，就选择了能够维持生殖能力的基因型。
基因流动的增加： 人类有意或无意地将不同地域的种群进行混合，增加了基因的流动。这种人为促进的基因混合，也可能“逆转”或“减缓”了自然选择下可能出现的生殖隔离进程。
4. 生殖隔离是渐进的过程，并非“一蹴而就”：
物种形成是一个漫长的 evolutionary journey。生殖隔离的形成通常是多方面因素共同作用的结果，包括地理隔离、生态隔离、行为隔离，以及基因和染色体层面的不兼容。
染色体数量的差异，如果只是初期阶段，可能只引起繁殖率的轻微下降或后代可育性的小幅减弱，但尚未达到完全阻断基因交流的程度。
在马和猪的这些例子中，可能存在的是“部分生殖隔离”或者“杂交不育度低”。这意味着它们并非完全没有生殖隔离，只是隔离的程度非常轻微，以至于在自然状态下，或者在人工干预（如家养）下，它们仍然能够有效地交流基因。
5. 基因本身的同源性是根本：
最终，生殖隔离的根源在于基因层面。即便染色体数量不同，只要构成这些染色体的基因序列高度相似，并且基因的整体功能、调控网络仍然保持相对的协调，那么个体之间就能成功地配对、转录、翻译，并最终产生正常功能的后代。家马和普氏野马、欧亚野猪和日本野猪的案例，都表明了它们基因层面上的高度同源性，是它们能够克服染色体数量差异的关键。
总结来说：
家马与普氏野马、欧亚野猪与日本野猪之所以染色体对数不同却无生殖隔离，是因为：
染色体数量差异的“程度”相对较小，且结构上具有高度的同源性，能够有效地在减数分裂过程中配对。
生物体存在一定的“容错性”和“补偿机制”，允许形成数量不匹配但仍然可育的配子。
家养驯化过程可能通过选择压力和增加基因流动，无意中强化了这种“兼容性”。
生殖隔离是一个渐进的过程，这些物种可能处于生殖隔离形成初期的阶段，隔离程度很低。
基因层面的高度相似性，是它们克服染色体数量差异、维持基因交流的根本原因。
这些例子生动地说明了，染色体数量差异与生殖隔离之间并非简单的“一比一”的对应关系，生物进化的复杂性远超我们简单的计数。
网友意见
地球生物是很凑合的。有一部分物种本来雌雄染色体数就不一样[1]，奇数条染色体繁殖得挺好的。不过，题目里的状况是，所谓两个物种的基因组十分相似，染色体数的差异很可能来自其中一个的染色体易位，例如罗伯逊易位：两条近端着丝粒染色体发生着丝粒融合而形成一条新的衍生染色体，减少染色体数量。
罗伯逊易位是人身上最常见的染色体易位，出现率约千分之一，最常发生在第13和14、14和21、14和15号染色体之间，大多会造成体细胞只有45条染色体，但所有遗传物质都在，表现完全正常；偶尔则导致染色体的构造不平衡、较多遗传物质缺失或冗余，造成唐氏综合征、巴陶氏综合征等遗传病。
罗伯逊易位的人的后代要么是正常的，要么继承一个缺失/超长的染色体而导致疾病。遗传咨询和基因检测可以帮助他们。
偶尔，具有同样罗伯逊易位的父母会产生纯合后代，这就出现了有44条染色体的正常人。
可以想象，当这些人的群体发展壮大，人类就会有44条染色体和46条染色体两个亚种，而二者杂交的45条染色体的后代是可育的，就像题目里那些动物一样。
近年的研究显示，普氏野马大约是5500年前从哈萨克古人养的马群里脱走到野外的，而不是未被人类驯化过的古代野马的产物。你可以理解为，它们是一群没因为罗伯逊易位而减少染色体的家马，它们和家马的杂交产物只是看起来多/少了一条染色体[2]。
猪的情况那就明显了，因为野猪还蛮多的。
欧洲野猪有罗伯逊易位导致的36、37、38条染色体的健康个体[3]，而且人类早已知道野猪的1A染色体与家猪15和17号染色体同源[4]（1976年的论文哦）。人们也做过实验[5]，证明36条染色体的野猪和38条染色体的家猪的杂交产物有38条染色体的情况也有37条染色体的情况。
参考
- ^ 例如蝗虫，雌性为24条染色体，雄性为23条染色体。直翅目大多如此。哺乳类里也有鼹鼠Ellobius lutescens没有Y染色体，雄性比雌性少一条染色体。
- ^ 不过，1945年人类在动物园豢养的20头普氏野马只有10头有繁殖能力，其近亲交配极度严重，现在也没有缓过来的趋势。
- ^ http://www.ighz.edu.pl/uploaded/FSiBundleContentBlockBundleEntityTranslatableBlockTranslatableFilesElement/filePath/142/strona57-62.pdf
- ^ https://link.springer.com/article/10.1007/BF00128086
- ^ http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-89132011000200011
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