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洗牌的兩個來源:自由組合與重組

減數分裂透過兩種不同方式創造多樣性:隨機分配整條染色體,以及在染色體內部進行交叉互換。看看兩者如何產生重組配子,並與孟德爾的自由組合定律相聯繫。

來源一:染色體的自由組合

在減數第一次分裂時,每個四分體排列好後被拉開。但每對的朝向是隨機的:第1對的母方同源染色體可能朝向一極,而第2對的母方同源染色體卻朝向另一極。每對都獨立地決定,於是母方和父方的染色體在整套染色體中被混合搭配。

這正是孟德爾自由組合定律的細胞學基礎。人類有23對染色體,單個配子可能的染色體組合數為 2²³——約840萬種——這還沒算上交叉互換所增添的那一層。

來源二:染色體內部的交叉互換

交叉互換(見上一篇)在母方與父方染色單體之間交換片段。其效果是構建出部分來自母方、部分來自父方的染色單體——這些等位基因組合是父母任一方的染色體都不曾攜帶的。無論來源如何,等位基因的整體重新洗牌都稱為遺傳重組

當我們看兩個基因時,如果配子攜帶的等位基因組合與親代繼承到的相同,就稱為親本型;如果交叉互換(或自由組合)產生了新組合,就稱為重組型。統計重組型與親本型的數目,正是本主題其餘部分賴以建立的測量方法。

把兩者合起來

Parent's chromosomes:    A B  (one homolog, both 'capital' alleles)
                         a b  (other homolog, both 'lowercase')

No crossover between A and B:
  gametes are parental → A B  and  a b

Crossover between A and B on two chromatids:
  those chromatids become → A b  and  a B   (recombinant)

A single tetrad with one crossover therefore yields
four gametes:  A B (parental),  a b (parental),
               A b (recombinant), a B (recombinant)
兩個基因間發生一次交叉互換,會使四個配子中有兩個成為重組型。

自由組合和交叉互換合在一起,使可能的配子庫變得天文數字般龐大。這種變異是日後自然選擇所作用的原材料——但眼下,我們的目標只是測量它。