同源染色体之我见

【中图分类号】G63.20 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2013）29-0-01

同源染色体这概念在生物教科书中并不复杂。但在实际教学过程中，有些人并没有理解同源染色体概念的内涵，而刻守对字面肤浅的理解。仅仅片面地强调：同源染色体是两个大小和形态相同的染色体，并且必须是一个来自父方，另一个来自母方。而且以此作为标准，来区分是否是同源染色体。他们提出所谓同源染色体的三要素，即：（1）数目必须是一对；（2）形态大小必须相同；（3）分别来源于父方和母方。认为三者缺一不可，否则，就认为是非同源染色体。这种认识未免有点过于简单化了。世界很大很大，环境条件千差万别，生命的形式是多种多样的。在具体认识复杂多变的生命形式时，用高度抽象概括而简单的框框去套，只要有一点不符合，就机械地认为一定不是同源染色体，这是不符合实际的。对概念刻板理解到这种，未免有点可悲。为了学习和研究方便，给同源染色体下个定义是正确的，无可厚非。但是，舍弃同源染色体的实质内容――遗传座位的组份、结构和功能的一致性，以及由此所决定的同源染色体在减数分裂过程中的独特行为表现，而只是去抠字眼，显然是机械的、片面的和形而上学的。这样可能导致知识性的错误，得出反科学的结论。假如只从字面上理解同源染色体概念的话，就会错误地把纯合的二倍体和多倍体中形态大小相同、来源一致的一对或多对同源染色体归入非同源染色体；同样道理，又会把核型中长度相等、形态相同的非同源染色体错误地看作同源染色体。

下面试从纯合二倍体、同源染色体、异源多倍体、以及核型分析为例，来讨论到底应该怎样认识同源染色体？

先看看纯合二倍体，纯合二倍体可由单倍体经过秋水仙碱处理或者由辐射等处理，使染色体数目加倍而获得。例如诱导玉米花粉植株的染色体数目加倍，可以培育得到纯合的二倍体玉米，在这样的纯合二倍体体细胞中存在着形态大小相同，来源绝对一致（都是来自父本）的成对染色体，其遗传组份、结构、功能和代谢上都完全相同。并且在减数分裂中能够像分别来自父、母本的一对同源染色体一样，完成同源配对和分离等行为。这样成对的染色体难道不应该是同源染色体？答案应当是肯定的。

再看看同源多倍体，例如人工培育的三倍体无籽西瓜和自然界中存在的同源三倍体香蕉，它们的体细胞内都有三套形态和大小一样，并且遗传组份、结构和功能等都完全相同的染色体。在减数分裂中三条完全相同的染色体可以同源联会，并形成联会复合体（以三价体的形式存在）。而由二倍体加倍形成的四倍体水稻、四倍体马铃薯和四倍体的马蛔虫等，其体细胞内均含有四套形态和大小相同，结构和功能一致，并且在减数分裂中也能完成配对（可形成四价体）和分离等独特行为的相同染色体。这样的三条（例如全部来自父本和母本）或四条（例如两条来源于父本，另两条来源于母本）形态和大小相同的染色体彼此难道不都是同源染色体吗？答案也是肯定无疑的。

还有异源多倍体，例如常见的普通小麦就是异源六倍体。此外如八倍体小黑麦、陆地棉、普通烟草、甘兰型油菜等都是异源六倍体。它们是由亲缘关系较远的物种杂交，再经过染色体加倍进化产生的新物种。这些物种的体细胞内也存在着两套来源一致，形态大小相同、结构和功能无异的成对的相同染色体，它们又该不该是同源染色体呢？答案也是很肯定的。

如果刻板、机械地理解同源染色体概念，认为必须是一条来自父本、而另一条必须来自母本，才是同源染色体的话，就会把上述纯合二倍体、同源多倍体和异源多倍体中的两条相同染色体，当成非同源染色体。这显然是犯了一个很大的错误。生物体内相同的染色体，无论来源和数目如何，只要形态和大小相同，遗传组份、结构和功能一致，在减数分裂中能够完成精确配对和分离（只有具备同源性的染色体才有的特殊行为）等。这样的染色体都应当是同源染色体，这才是对同源染色体的正确认识。

从本质上来讲：同源染色体能够相互识别和配对，并不是因为一个来源父本，另一个来源母本，而是同源染色体都包含有相同的基因序列，使体细胞中每一个基因都各具两份，有了备份。配对是非常严格的，仅源于同源染色体之间，截至目前的各项研究，都支持同源染色体并排配对的高度专一性。前面谈了同源二倍体、同源多倍体和异源多倍体中的同源染色体，分析它们是同源染色体的原因，不仅是因为它们在外部和大小上相似，而主要是因为这些相同染色体间，具备了相似的分子结构、具有相同的基因序列。由于这些相似和相同的特性，彼此间能够产生相互吸引的亲和力，并接受“联会基因”的控制，制约它们在减数分裂中的行为。因此我们在减数分裂中看到了同源染色体间的严格配对和其后有规律的分离行为。配对后的外部可见特征是形成联会复合体（二价体、三价体和四价体等），而本质性的变化则是同源染色体间还发生了基因互换，进行了遗传物质重组，这种互换和重组是严格按照同源性进行的，非同源染色体间在减数分裂中不表现这种受遗传控制的规律行为，因此没有联会和配对更没有联会复合体的形成。

而核型分析表明，核型图中的相邻两条非同源染色体常常表现长度相同、形态一致，即使是一条来自父方另一条来自母方，但这样的两条染色体并不是同源染色体。原因很简单，这样的两条染色体相对座位上的基因并不相同，分子结构差异很大，基因所控制的形状表现也完全不同。这样两条染色体间不会产生配对的亲和力，在减数分裂过程中没有像同源染色体那样互相吸引配对并形成联会复合体的能力。“联会基因”对这样两条染色体根本不起作用。

综上所述，在学习和应用同源染色体概念时难免产生错误，只要我们全面认识和掌握同源染色体的本质特征，不只停留在字面上，不能机械地理解概念。由此，我认为，对同源染色体概念全面地、本质地认识应该包含三方面的内容：（1）外部特征：即指形态和大小相同；（2）内部属性：遗传组份、分子结构和代谢功能等都一致；（3）在细胞减数分裂中染色体的特殊行为特点：即有联会配对和分离这样独特的行为。特别是后面两个内容极为重要的，它们是判断同源染色体的最重要的依据。因而联会复合体是同源染色体相互识别和配对的产物，是同源染色体遗传结构高度一致的标志，同源染色体在减数分裂后期发生分离，非同源染色体则发生自由组合。只有同源染色体在减数分裂过程中才具有以上独特而复杂的行为规律。因此，在减数分裂细胞中可以用联会与否作为判断同源染色体的依据，这是鉴别同源性可靠的标准。

由此可见，全面正确深入地认识理解同源染色体，对于我们认识生物界的遗传与变异、生物的世代相传、生生不息和多种多样；对于改造生物探索生命的本质，为人类服务是多么的重要。