减数分裂与受精

为什么是这样

减数分裂前的间期里 DNA 先复制一次，每条染色体变成由两条染色单体（染色分体）组成。接着细胞连续分裂两次。第一次分裂前期，同源染色体两两并排配对（対合），形成二价染色体（二価染色体）；中期二价染色体排列在赤道面上；后期同源染色体彼此分离，分别移向两极。

所以第一次分裂结束时，每个子细胞只得到每对同源染色体中的一条，染色体数由 2n 变成 n，减半就发生在这一步。第二次分裂前不再复制 DNA，过程与体细胞分裂相似：每条染色体的两条染色单体分开，进入两个细胞，染色体数仍是 n。结果，一个母细胞经过两次分裂形成 4 个 n 的细胞。动物的精子形成得到 4 个精子；卵形成则是 1 个卵和 3 个极体。

两件事让配子的基因组合各不相同。其一，第一次分裂时各对同源染色体朝哪一极移动彼此独立、随机；其二，对合时同源染色体的非姐妹染色单体之间可能交换部分片段（乗換え），改变同一条染色体上的基因组合。受精时两个 n 的配子结合成 2n 的受精卵，父母双方的染色体再一次随机组合。

定量表达

设配子核的 DNA 量为 1：母细胞在 DNA 复制前为 2，复制后为 4；第一次分裂后每个细胞为 2，第二次分裂后为 1；受精后回到 2。染色体数则是 2n → 第一次分裂后 n → 第二次分裂后仍为 n → 受精后 2n。DNA 量减半两次，染色体数只减半一次。

只考虑同源染色体的独立分配、不计交叉互换时，n 对同源染色体能形成 2ⁿ 种染色体组合不同的配子。人 n=23，2²³ 约为 840 万种；一对父母的配子随机结合，组合数约为 2²³×2²³，约 70 万亿（7×10¹³）。再加上交叉互换，实际的组合还要多得多。