“上帝”的工作失误,生物世界的“鬼斧神工”

2003年夏天,史密斯的妻子患了肾衰竭,需要进行肾移植。史密斯一筹莫展,肾脏来源是个棘手的问题。因为即使有人乐意捐赠,是否能匹配上也是一个概率问题。不过幸运的是,史密斯有四个孩子,医生乐观地估计亲缘关系越近的人移植器官配型一致的几率越高,史密斯夫人燃起活下去的希望。

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随后的配型检测试验结果让医生大跌眼镜,史密斯夫人的四个孩子竟然有三个不是她亲生的,换句话说这三个孩子和她没有生物学亲子关系。这是怎么回事呢?难道史密斯背着她“狸猫换太子”,将亲生孩子掉包了?显然不可能,操作难度不是一般的大。

经过几轮细致的体格检查和全基因组测序,医生和遗传学家才恍然大悟。原来史密斯夫人不是“一个人”,在她出生之前,在子宫内出现了罕见的胚胎融合现象,专业术语就是“嵌合体现象”。

这种现象就是说,原来史密斯夫人的母亲在怀下她的时候,本来是一对双胞胎,但是在胚胎发育过程中出现了两个“胎儿”的融合。可以这样理解,史密斯夫人是一对双胞胎融合的单个个体。在她的身体里存在两个人,两种迥然不同的遗传物质。

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你的身体里竟然“藏”着另一个人

“嵌合体现象”是比较罕见的生物学现象,也是地球上生物体进化过程中难以避免的“灾难”。著名心理学家弗洛伊德曾形容人类精神世界的深奥说,你的精神世界里可能住着另外一个人,这就是多重人格的深层次原因。

人类胚胎在早期有很大的概率存在这种现象,比如胚胎染色体互相之间的融合,交换,平衡易位,不平衡易位等,这些遗传物质的动态变化也是人类等生物进化的“源动力”。生命在整个历程中,体现了一个深度的哲理——“求生存”,不论是宏观的生命体还是微观的染色体、细胞和胚胎等等。美国加利福尼亚州著名女歌手Taylor Muhl的左侧躯干有明显的胎记,将她的腹部清晰地划出了左右界限。右边的皮肤是正常颜色,左边的却有些发红。这也是人类天生嵌合的特例之一。

嵌合现象罕见吗?

人类中天生的“嵌合体现象”十分罕见,约有十万分之一的概率。一旦“融合”发生,很可能会成为灾难,而非幸运。为什么会这样呢?

嵌合体生物体内存在两套遗传物质,这两套“天书”分别管理着身体各个组织器官的生长发育。俗话说,一山不容二虎,人体也是一样。两套天书毕竟会导致很大程度上的不相容,比如故事中史密斯夫人肾衰竭的原因就是肾脏与机体的遗传物质不同,造成天生的器官排斥反应,严重了导致肾脏功能丧失,器官死亡。

除了天生嵌合体现象之外,器官移植和输血等也有可能造成人工嵌合体现象。这类嵌合体现象就十分常见了,所以几乎所有的医院或测序公司在给患者进行基因测序之前,都要小心谨慎地询问既往病史和手术史,以避免组织人工嵌合现象对检测结果的干扰。

自然界中还有哪些“嵌合体生命”?

此外,自然界中这种天生的嵌合现象可不少见,比如雌雄嵌合蝴蝶、甲虫、孔雀、母鸡、乌龟、螃蟹等等。这种有趣的嵌合现象造成了自然界生物的多种多样,也是生物奇观的缔造者。

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说到这里,你可能会想如果有一种技术可以人工诱导嵌合现象就好了,那样我们就可以培育出很多其妙的昆虫或宠物,不是很有市场前景吗?

其实,理想是美好,现实却骨感。科学家研究了477只雌雄嵌合体果蝇,绘制了如下的嵌合部位分布图。

结果表明嵌合体现象在基因层面的表达具有随机性,比如上图中黑色部分为雌性果蝇遗传表达,白色部分为雄性果蝇遗传表达。就像有人用毛笔沾了些黑墨水,随机乱点,点到哪,哪里就会有基因表达。换一句话说,也有可能这种嵌合体现象并没有规律可寻,人工诱导嵌合体的美梦怕是要破灭了。

此外,绝大多数的嵌合体现象带给昆虫的不是幸运而是噩梦。比如昆虫体内虽然有女又有男,但是功能都是缺陷的,无法像大家想象的那样自己和自己交配产出下一代。也无法正常求偶繁育下一代,并且两种遗传物质互相争斗导致免疫疾病肆虐,一般都是无法治愈的病伴随终生,烦恼无限。

所以,这种微妙的嵌合现象似乎很美丽,但是很无能啊。无论如何,从进化的角度看是注定要被淘汰的。你觉得呢?