出错之处:不分离
减数分裂依赖于染色体对的干净分离——第一次分裂中是同源染色体,第二次分裂中是姐妹染色单体。当一对未能分离,两条都走向同一极时,这种错误就是不分离。结果是配子多出或少了一条染色体。
Normal meiosis (one pair):
gamete 1: ● gamete 2: ● (each gets one)
Nondisjunction at meiosis I:
gamete 1: ● ● gamete 2: (none)
(n+1) (n-1)
After fertilization with a normal (n) gamete:
n+1 + n = 2n+1 → trisomy (three copies)
n-1 + n = 2n-1 → monosomy (one copy)结果:非整倍体
染色体数目不是单倍体组精确整数倍的细胞,就有非整倍体。两种常见形式:三体是一条染色体有三份而不是两份;单体是只有一份。由于染色体携带数百个基因,剂量失衡通常会带来广泛的影响,许多非整倍体胚胎无法发育。不过有些是可以存活的——最为人熟知的例子是21号染色体的三体。
分子层面的重组
放大来看,交叉互换并不是随意的交换——它是一个被精心调控的修复过程。减数分裂会有意在一条染色单体上制造一个双链断裂,然后以同源染色体为模板来修复它。通过从同源染色体拷贝来修复断裂,就是同源重组,正是这种以模板为指引的修复在物理上交换了片段。
这里还有一个微妙的额外好处:这些交叉互换也像铆钉一样,把每对同源染色体固定在一起,直到第一次分裂正确地把它们拉开。当形成的交叉太少时,染色体对就更容易错误分离——这正是为什么重组与忠实的染色体计数在最深层次上是相互关联的。
于是,那套产生多样性的机制同时也帮助保持数目正确。重组既是创造性的,又是保护性的——用这一点来收尾再合适不过了,因为本主题正是从一个朴素的问题开始的:为什么我们要把基因组减半来产生配子。