多样性的生物学基础

小林 登(东京大学名誉教授、国立儿童医院名誉院长、CRN儿童研究所名誉所长)

2012.07.10

关键词:
基因组合 , 多樣性
本章阐述了构成孩子多样性的主干,即生物学上的多样性是如何形成的。换言之,就是从基因组合的角度来说明为何同一对父母生育的兄弟姐妹有时也会截然不同。

  众所周知,所谓“孩子”,并不都是相同或相近的。从全球化的角度来看,世界上有着不同人种、不同国籍的孩子。即便都是日本孩子,除了年龄、性别的差异,每个孩子成长的环境(包括家庭和学校等)也各不相同。甚至同一对父母生育的同性的孩子,其体型、运动能力以及“知意”等方面也存在着或大或小的差异。我们将这种广泛存在的现象称作孩子的“多样性”。

  孩子的多样性大致分为两个部分,即生物学上的差异和社会文化学上的差异。生物学上的多样性是指孩子作为生物所具有的差异,主要表现在人种、血型、体态、人体功能的千差万别上,这些差异都是由基因所决定的。与此相反,社会文化学上的多样性是指孩子在成长过程中受家庭环境、学校、居住的地区和社会、甚至是国家的影响产生变化的差异,育儿、保育和教育的方式是形成这些差异的决定性因素。

  那么,下面就来阐述一下构成孩子多样性的主干,即生物学上的多样性是如何形成的。换言之,就是从基因组合的角度来说明为何同一对父母生育的兄弟姐妹有时也会截然不同。

  众所周知,父亲的精子和母亲的卵子相结合形成受精卵,受精卵经过反复的细胞分裂,逐步成长为胎芽和胎儿,孩子正是通过这样的过程诞生的。精子和卵子,即生殖细胞的形成与孩子的多样性有着密切的关系。

  父母体内的细胞里有其父母遗传的结构相同、成对的常染色体22组共44条,此外父亲体内还有名为X和Y的2条性染色体,母亲体内有2条同为X的性染色体,也就是说,父母体内各有46条染色体。这些染色体上附着着大约10万个基因。

  关于精子的形成,由于便于研究,其过程已相当明朗。而对于卵子形成的过程尚有很多方面仍未探明。下面就将两者归纳为生殖细胞略加说明。体内细胞形成生殖细胞时,染色体的数目必须减半。因为待受精卵形成后,染色体的数目将复原。这就是所谓的减数分裂。这时,将任意选择遗传自父亲处的染色体或是遗传自母亲处的染色体,并将其送往染色细胞。因此,在生殖细胞的22个常染色体中,既有遗传自父亲处的染色体,也有遗传自母亲处的染色体。通常,精子由这22个常染色体和遗传自父亲或母亲处的1个X性染色体、或是由22个常染色体和1个Y性染色体组成,而卵子中则含有22个常染色体和1个X性染色体。

  由于遗传自父母处的染色体并不是按既定顺序被送往生殖细胞,因此可能产生840万种组合(按2的23次方计算的结果)。此外,减数分裂时,一部分染色体在成对染色体间进行挖补交换,我们称之为染色体交叉。最大的常染色体上往往出现4个染色体交叉,最小的常染色体出现1个交叉,22个常染色体上通常出现50个交叉,研究证明,在形成卵子的过程中,染色体交叉的数目最多。

  如此类推,染色体组合的次数之多超乎我们的想象,同时在此基础上,通过染色体交叉完成基因的挖补交换,尽管这些基因并不一定都是功能不同的基因。因此,继承了各自家族血脉的一对男女孕育的新生命从遗传学的角度来看完全是不同于任何人的全新的生命。事实上,在人类历史的长河中,除了单卵孪生儿,还从未出现过、并且将来也不会出现基因构成完全相同的孩子。

  当我们看到在学校运动会上一马当先、迅步如飞的孩子,或是看到沉迷于舞蹈和电子游戏的孩子,或是看到在与小伙伴的争吵中被气哭的孩子以及试图安慰同伴的孩子,我们常常会被孩子们丰富多彩的个性所打动。而造就这种多样性的正是生物学上多样性的基因基础。

 

刊登于《全私学新闻》(1997年2月13日号)

 

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作者简介

小林 登(东京大学名誉教授、国立儿童医院名誉院长、CRN儿童研究所名誉所长)
小林 登

日本儿童学会名誉理事长、日本婴儿学会名誉理事长、日本母乳哺育学会名誉理事长、日本防止儿童虐待学会理事。1954年毕业于东京大学医学部。历任国际小儿科学会会长、国立小儿医院医疗研究中心第一任中心主任、国立小儿医院院长等职。曾获日本医师会最高优秀功劳奖(1984年11月)、每日出版文化奖(1985年10月)、国际小儿科学会奖(1986年7月)、瑞宝章二等勋章(2001年秋)、武见纪念奖(2003年12月)。

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