在各种动植物及真菌的野生族群中,除了正常的核型之外,还存在着B染色体(又称超数染色体)。这些染色体在物种的生命中并非必需,而在某些个体中则完全缺失。因此,某一群体可能会包含不同数量的B染色体,呈现出0、1、2、3等变化。这些B染色体与标记染色体或正常染色体的额外拷贝不同,它们的形成及进化过程至今仍充满谜团。
「超数染色体可以视为一种特殊类别的基因多态性,由于各种积累机制的不同,这些染色体并不遵循普通的孟德尔遗传定律。」
这类染色体的进化起源目前仍不明朗,但推测可能源自于正常染色体的异染色部分。以次代基因测序为例,已发现黑麦中的B染色体实际上是黑麦A染色体的融合体。而某些非洲慈鲷鱼(Haplochromis latifasciatus)的B染色体同样被证实源自正常A染色体的重组。
虽然大多数B染色体主要为异染色体,即它们的编码功能有限,但有些则包含相当可观的真染色体区段,例如玉米的B染色体。此外,B染色体的功能性存在多样性。在某些情况下,它们可能充当自私的遗传元件,却也有可能提供适应环境的正向优势。例如,英国的草蜢(Myrmeleotettix maculatus)拥有两类结构型B染色体,当它们出现在干燥的热带环境时,则其数量显著增加,而在潮湿寒冷的环境中则相对稀少。这也说明了超数染色体与特定栖息地之间的关联性。
「目前已知,超数染色体在花粉繁殖过程中会产生不利影响,但在特定环境中的有利影响却也普遍存在。」
在真菌界,染色体多样性非常普遍。即使同一物种的不同分离株,其染色体数也常常不相同,而这些额外的染色体对于正常培育生长并非必需。因此,超数染色体被称为条件可有可无的染色体,因为在特定环境中可能会带来选择性优势。虽然这些超数染色体并不携带基本生长所需的基因,但却可能具有某些功能意义。
「例如,豌豆病原菌(Haematonectria haematococca)的超数染色体中携带对其致病性重要的基因。」
这种超数染色体中的DNA被发现能编码一组代谢植物免疫系统分泌毒素的酶。对于小麦造成影响的真菌病原体Zymoseptoria tritici,其拥有多达八条供应染色体,这是迄今为止在真菌中观察到的最多的超数染色体数量。
在植物界,B染色体是基因多样性的重要反映,这些超数染色体通常在被自然授粉的开花植物品种中观察到。 B染色体在不同物种中的发生形式不一,其数量在同一植物群体内部成员间呈现变化。例如,姊妹物种Aegilops speltoides与Aegilops mutica在其空中组织中拥有B染色体的拷贝,而在根部则缺乏这些超数染色体。植物的B染色体在形态结构和大小上与正常染色体明显不同,通常呈现为「非同源且小于最小的A染色体」。
随着研究的深入,科学家们对B染色体的形成机制和进化历程的理解日益加深,但究竟它们在生物界中扮演了什么样的角色?