二、减数分裂和受精作用
减数分裂是在生殖细胞成熟过程中发生的,它的特点是染色体复制一次,细胞连续分裂二次,其结果是使原有细胞的染色体数目减少一半。现以一对染色体为例来说明这一过程(图2-6)。在第一次细胞分裂时,初级精母细胞的同源染色体中的每条染色体先进行复制,一条复制成两根结构相同的姐妹染色单体,由一着丝点连着(二合体)、同源染色体交叉并进行某些节段的交换;四根染色体连在一起,有两个着丝点,称四合体;四合体排列在赤道板上,同源染色体分开,分向两极,形成两个次级精母细胞,细胞里每条染色单体是姐妹染色单体(二合体)、这是第一次分裂。进入第二次细胞分裂,二合体又排列在赤道板上,这时着丝点分裂,于是姐昧染色单体就彼此分开’形成两个精母细胞,而两个初级精母细胞则形成四个精细胞。每个精细胞只得到23条染色体,对于原来精母细胞中的46条染色体来说,染色体的数目减少了一半。所以,这个过程称为减数分裂,而这个过程同样也发生在卵细胞生成过程中(图2-7〕。精子和卵子中染色体数目都是23条,父母的遗传物质通过减数分裂部分地分配到精子和卵子中去,为受精卵遗传物质的组成作好了准备。
生殖细胞经过减数分裂成为配子(精子和卵子\配子的染色体数目是原来细胞染色体的一半,而通过受精作用,精子与卵子结合生成的合子(受精卵),染色体又恢复到原来的数目。由此可见,减数分裂与受精作用是相反相成的两个过程,通过这两个不同的过程,形成并保持了一个物种所特有的染色体的数目和内容。受精卵里的23对染色体所载的DNA决定了一个人的遗传基因,而父母各为受精卵提供了染色体和基因的一半。
精子和卵子结合生成合子时,可能有的结合的次数是巨大的,一个生殖细胞在成熟过程中,通过减数分裂可能产生2%23种染色体分配不同的配子。一对父母经过受精作用则可能产生60万亿以上种染色体分配不同的受精卵。此外,增加这种遗传变异性的是一种被称为交换的现象。在减数分裂开始时,伸屐得像平行线一祥的两条染色体配成对,然后,每一条染色体的相对的部分脱离下来并且自己又依附到邻近的染色体上,就这样基因在一对对染色体之间进行交换,和这些基因联系的遗传特性也就被运载到不同的染色体上,染色体事实上巳被改变,交换的过程扩大了已经非常广泛的参加到复制中去的遗传特性可能结合的排列。当然还有许多其它因素和环境影响,而这都增加了遗传多样化的可能性。一般认为,世界上除同卵双生子外就根本不可能产生两个遗传上完全相同的人。