可遗传的变异

生物学名词

可遗传变异是由遗传物质引起的变异，可传给下一代。变异主要分为两类：可遗传的变异和不可遗传的变异。可遗传的变异是由遗传物质的变化引起的变异；不可遗传的变异是由环境引起的，遗传物质没有发生变化。可遗传的变异的来源主要有3个：基因重组、基因突变和染色体变异。

来源

一般生物

基因重组是指非等位基因间的重新组合。能产生大量的变异类型，但只产生新的基因型，不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数分裂第一次分裂，同源染色体彼此分裂的时候，非同源染色体之间的自由组合和同源染色体的染色单体之间的交叉互换。此外，减数分裂的四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换，也是基因重组的来源之一。基因重组是杂交育种的理论基础。

基因突变是指基因的分子结构的改变，即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变，从而导致遗传信息的改变。基因突变的频率很低，但能产生新的基因，对生物的进化有重要意义。发生基因突变的原因是DNA在复制时因受内部因素和外界因素的干扰而发生差错。典型实例是镰刀形细胞贫血症。基因突变是诱变育种的理论基础。

染色体变异是指染色体的数目或结构发生改变。重点是数目的变化。染色体组的概念重在理解。一个染色体组中没有同源染色体，没有等位基因，但一个染色体组中所包含的遗传信息是一套个体发育所需要的完整的遗传信息，即常说的一个基因组。对二倍体生物来说，配子中的所有染色体就是一个染色体组。染色体组数是偶数的个体一般都具有生育能力，但染色体组数是奇数的个体是高度不孕的，如一倍体和三倍体等。

病毒

由于病毒的主要结构是由核酸和衣壳组成，不存在染色体，所以没有染色体变异，而病毒的繁殖方式为复制增殖，不可能进行有性生殖。在病毒的核酸复制时，有可能发生基因突变。

原核生物

以细菌为例，细菌在进行分裂生殖时，首先遗传物质要复制，在复制时，有可能发生差错，导致基因突变。由于细菌繁殖快，代谢旺盛，所以在生物工程中常把细菌作为受体细胞，导入外源基因培育成工程菌，以生产人类所需要的物质，如生长激素等，此变异来源则属于基因重组。在自然条件下，细菌还可通过接合、转导、性导和转化获取外源遗传物质，这四种不同的方式的共同点在于基因转移导致遗传重组，此变异来源也属于基因重组。由于细菌等原核生物都不含染色体，所以不存在染色体变异。

真核生物

真核生物的遗传物质为DNA，在其细胞分裂时，首先要进行DNA的复制，有可能复制差错而导致基因突变。真核生物细胞中存在染色体，在其生长发育中，可能发生染色体变异。真核生物中有的进行有性生殖，在其减数分裂产生配子时，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换、非同源染色体上的非等位基因会自由组合而导致基因重组。在基因工程中改造酵母菌、动物、植物、为人类遗传病治疗导入健康的外源基因等，也属于基因重组。也就是说，在真核生物中，遗传的变异有三个来源：基因突变、基因重组和染色体变异。

基础

生物的可遗传变异有三种：基因突变、基因重组、染色体变异，而基因突变是后两者的基础。试想，如果没有等位基因，那么基因重组就是无用的。基因重组发生在减数第一次分裂时期，同源染色体发生分离，而非同源染色体自由组合。只有当同源染色体上有等位基因的时候重组才能出现不同的情况，而等位基因的产生正是由于基因突变的结果。染色体变异虽然与基因突变无关，但是染色体变异大多是不可遗传的。

主要区别

生物遗传的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异三种。这些变异类型既有其各自的特点，相互之间又有密切的联系。下面对它们作以比较：

定义：基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变。基因重组是指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。染色体变异是指染色体结构或数目的变化。

意义：基因突变是DNA分子上的微小改变，是等位基因和复等位基因形成的的主要途径。基因突变一般只涉及一个基因，通过基因突变可产生新的基因，从而产生新的基因型，所以是生物进化的根本原因。基因重组不产生新的基因，但可产生新的基因型。每种生物的后代都与亲本存在一定的差异，这主要是由基因重组造成的。染色体变异和基因突变统称为突变，突变和基因重组是生物进化的原材料。

检测：基因突变在光学显微镜下观察不到，但能通过子代的分离比检测出来，而且基因突变具有可逆性，能发生回复突变，即A→a和a→A。基因重组也不能在光学显微镜下观察到，可通过后代的性状变化推知。染色体变异一般不能恢复，能在光学显微镜下进行细胞学鉴定。

发生原因：基因突变是在一些物理因素（如X射线、紫外线等）、化学因素（如亚硝酸等）或生物因素（如病毒等）的影响下基因结构发生了变化。基因重组是由于减数分裂时非同源染色体的自由组合或非姐妹染色单体的交叉互换引起的。染色体的结构是相当稳定的，从而保证了物种的稳定性，但在内外物质的影响下，特别是经射线处理后，使染色体发生断裂，在重接的过程中，可能发生错接，结果导致染色体结构的变异。染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位和易位四类。染色体数目的变异有个别染色体数目增加或减少和以染色体组的形式成倍地增加或减少。个别染色体数目变异一般是由于减数分裂形成配子时出现错误。多倍体的形成是由于环境剧变（如低温等）导致种子萌发或幼苗时期有丝分裂前期不能形成纺锤体而使已经复制的染色体留在一个细胞内。自然界中的单倍体都是由未受精的卵细胞发育成的。

发生时期：基因突变发生在细胞分裂间期的DNA分子的复制过程中。基因重组发生的时期有两种：一种是在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因自由组合；另一种是发生在减数分裂的四分体时期，四分体中的非姐妹染色单体之间常常发生交叉互换，导致染色单体上的基因重组。染色体变异发生在减数分裂形成配子时或受精卵发育成个体的过程中。

对生物的影响：基因突变对生物一般是有害的，它既可发生在体细胞中，也可发生在生殖细胞即配子中。基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。此外，人体中的某些细胞发生突变，还有可能发展成癌细胞。

基因突变产生的结果是只有少数能引起生物性状的改变，大多数并不能引起生物性状的改变。基因重组可产生多种类型的配子，可使生物的性状重新组合，是生物多样性的主要原因之一。染色体变异对生物一般也是有害的。

发生频率：单个基因的突变类型少，频率低，但由于生物体细胞多，每个细胞内的基因数量多，所以总体上突变的基因数量也是很多的。基因重组的类型多，出现的频率非常大。染色体变异出现的频率相对较低。

在育种上的应用：在育种工作中，有时候三种变异都要用到。例如利用人工诱变获得优良性状的基因，如果两个优良的基因位于同一个物种的两个品种上，可以利用基因重组的原理，通过杂交育种使这两个基因集中到一个品种上，然后利用其花粉培育成单倍体，经秋水仙素处理，使其染色体加倍后即成为能稳定遗传的优良品种。

作用

可遗传的变异为生物进化提供素材。可遗传的变异主要是基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变是指基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。基因重组是指控制不同性状的基因的重新组合。它们都可以发生在生殖细胞形成过程中，可以遗传给后代，导致后代发生变异。实际上任何种群基因的组成总是要发生改变的。种群基因频率的改变为自然选择提供了大量产生变异的个体，即提供了选择的原材料。有变异才会有选择，有选择才会产生新种，有新种才可能有进化。

表格概述

三种可遗传变异

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