科學也可以如此靠近

如果只剩1男1女,人類還能繁衍壯大嗎?

11月
19
2017

2017年11月19日03時 今日科學 男人裝

男人裝

入侵者不期而至,不到兩年,幾乎每個人都完蛋了。但是僅靠著倖存的「亞當和夏娃」,他們9年就繁殖了9000個後代。

這是發生在孤懸南太平洋的小島Ball’s Pyramid上的真實故事,但主角不是人類,而是一種被稱為「樹龍蝦」的竹節蟲。

這種巴掌大的昆蟲曾因黑鼠入侵而被認為滅絕了,科學家卻通過對兩隻倖存竹節蟲人工復育,使其物種再次繁茂。

這種竹節蟲生命力很強,每天可以產卵十枚、甚至能夠單性繁殖,這也許是它們恢複種群的一個關鍵。

那麼,如果同樣的滅絕悲劇不幸發生到人類頭上,倖存者是否有力回天?如果能,需要多久?

霍金早在2014年就警告,如果人工智慧發展失控,機器人很可能會將人類趕盡殺絕。並且如果只有一男一女存活,人類別無選擇:因為第一代孩子毫無疑問都是兄弟姐妹。

弗洛伊德總結過,儘管人類各地風俗不同,但也有一些普遍認同的禁忌,比如弒父殺母以及亂倫。亂倫不僅是一項道德問題,而且有著切實的生理風險。

(孟加拉一位近親結婚產下的孩子)

根據對捷克斯洛伐克1933年-1970年出生的兒童調查顯示,父母2人為一級親屬(一個人和他的父母子女以及親兄弟姐妹都屬於一級親屬)的孩子中,有40%的人患有嚴重殘疾,其中14%的人最終夭折了。

隱性風險

近親繁殖為何致命很多人都知道,基本上每個人的基因組裡都帶有一到兩個致死的隱形基因,它們本身無害。但當一對父母具有親屬關係時,隱性基因便很難藏身,從而導致後代發病。

比如常見的色盲,美國每100人就有1人攜帶色盲基因,如果倖存的兩個人類中有一個是色盲,那麼他們的孩子成為色盲的幾率便是四分之一。等到他們的孩子近親繁殖,色盲風險便會飆升,他們的後代中有1/4會帶有色盲基因的兩個拷貝。換而言之,這對倖存夫婦的第一代孫輩患有色盲的幾率為1/16。

非色盲和各種色盲眼中的顏色對比

這種「悲劇」有著現實的映照,那就是在西太平洋的Pingelap環礁上。18世紀,一場超級颱風的襲擊使得島上的人口銳減至了20人,其中有一名色盲基因攜帶者。由於20人的基因多樣性太低,如今島嶼上的人約有1/10的人是色盲。

雖然風險巨大,但只要後代足夠多,還是能夠保證有一部分是健康的。

著名的「色盲島」島民

但如果保持近親繁殖幾百年呢?這種情況也有現實的對應,讓我們把目光從太平洋小島移到歐洲。

長久以來,歐洲各國王室為了保持高貴血統,一直對近親結婚樂此不疲。比如西班牙的哈布斯堡家族,在兩個世紀裡的9代人都是和近親結婚的。

查爾斯二世是家族裡最著名的受害者,他天生帶有一系列殘疾,直到8歲才學會走路。而他的不孕不育則直接導致了王朝的傾覆。

西拔牙科學家的研究揭示,查爾斯的血統混亂異常,他的「近親係數」(繼承的基因相同比率)比親兄妹生下的孩子還要高。

查爾斯二世

如果種群數量太小,每個個體最終都會產生相互的血緣關係,從而導致近親繁殖率越來越高,威脅了這個種群的發展。科學家把這個現象成為「近交衰退」。

比如生活在紐西蘭的鴞鸚鵡,這種不會飛的鳥類目前僅存125隻,由於近親繁殖,導致精子質量下降,目前這種鳥類無法孵化的蛋已經從10%上漲到了40%。照這種情況發展下去,儘管受到保護,食物充足,沒有天敵,鴞鸚鵡最終也可能難逃滅絕命運。

免疫組合

當一個小群體與世隔絕太久,就很容易喪失基因多樣性,他們很容易受到「創始人」的影響,其基因缺陷會被放大。甚至誕生出外形和聲音完全不同的「新物種」。

沒有什麼比免疫力更為重要了,大部分物種為了更好地適應環境的挑戰,都在努力提高自己的基因多樣性。

我們避免選擇和自己有血緣關係的配偶,來讓後代獲得更多的優秀基因。甚至有很多科學家相信,幾萬年前,人類在滅絕尼安德特人的同時,也通過和他們交配來獲得了大量的多樣化基因,使得我們更好地應對環境變化,改善了我們的基因。

除了撒哈拉以南的原住民,現代人身上普遍帶有1%-4%的尼安德特人基因

那麼,我們究竟需要多大程度的多樣性呢?上世紀80年代,科學界就有了這方面的辯論,一個澳大利亞科學家提出,至少50個能夠繁殖的個體才能避免「近交衰退」,而要適應環境的話,起碼得500個。

國際自然保護聯盟(IUCN)的瀕危物種紅色名錄至今仍在遵循這一規則,但考慮到基因傳承的隨機損失,這一數字被放大到500和5000。

2016年,IUCN將大熊貓瀕危等級從「瀕危」降為「易危」,引起過爭議

NASA曾經做過一項研究,如果篩選160個年輕夫婦去做太空旅行,那麼這幫人(和後代)只能在太空呆200年,否則,基因多樣性的缺陷將導致不可挽回的結果。

保持樂觀

根據如上的種種表述,似乎用一男一女拯救人類很難實現。但科學家們卻普遍保持樂觀。

因為我們人類本身,就是遺傳多樣性不足的最佳例證。解學剖和考古學顯示,人類的祖先曾在接近100萬年的時間裡保持著1000人左右的規模——這遠低於上文提到的5000。而在人類離開非洲遷徙到全球各地時,群體基因多樣性再次被縮減。

走出非洲

根據2012年的一項針對黑猩猩的研究發現,即使是單一種群的黑猩猩,他們的基因多樣性都比地球上生存的70億人多。通俗的說,在黑猩猩的世界裡,我們全球人民都是「近親」。

科學家們認為,雖然基因多樣性過低會在早期產生巨大影響,但是這都是機率問題——一切皆有可能。

人類有不可思議的恢復能力,一百年前,以親近結婚而聞名的北美Hutterite人實現了有史以來最高的人口增速,他們的人口每17年便增長了一倍。

Hutterite人

如果地球遭遇災變,人類不幸只剩一男一女,而他們又不互相嫌棄的話,根據科學家推算。假設每對夫妻都生育8個小孩的話,人類只需556年(時長大致等於從明朝到當代)便可以從2個人恢復到如今的70億規模……


延伸閱讀

搞懂了果實著色機理,你的果樹果實才會更有「賣相」

「中國天眼」發現2顆脈衝星 港媒:成就鼓舞人心

「柑橘愛滋」黃龍病是柑橘類的絕症,該如何應對?

這部片子,每一秒都美得不像話

「防引力波輻射服」,真的有卵用?張雙南講給你聽


熱門內容

友善連結



APP