基因概念内涵的充填过程.docVIP

基因概念内涵的充填过程 　　文件编号： 1003 - 7586（2016）06 - 0005 - 03 　　从基因概念的提出到基因内容的充填，经历了漫长的探索过程，倾注了众多生物学家的心血。 　　1 基因概念的提出 　　1866年，孟德尔发表了关于豌豆杂交实验的论文，将控制生物性状的物质赋予了一个新的名字，即“遗传因子”。孟德尔认为一个遗传因子决定着一种性状；“使两个植株能相互区别的性状，归根到底决定于因子的不同组成和不同的组合；这些因子以动态的相互作用方式存在于它们的起源细胞中”；生物的性状通过遗传因子从亲代传递给子代。遗传因子概念是孟德尔在进行大量实验的基础上，对实验材料进行统计分析，采取假说―演绎法提出的。遗传因子使孟德尔发现了遗传的两大定律，为遗传学的建立奠定了理论基础。 　　1865年，孟德尔以《植物杂交实验》为题，在布隆自然科学学会上介绍了实验过程和结果，但其研究成果被完全忽视了。载有孟德尔新发现的布隆学会会刊被寄往115个图书馆。孟德尔得到这篇文章的复印件后，寄了一份给达尔文。可惜的是达尔文连看也没有看一眼。孟德尔又将文章寄给知名的植物学家克尔纳和内格里，也没有引起克尔纳的关注。内格里与孟德尔保持了一段时间的通信，孟德尔在给内格里的第二封信中，建议内格里重复一下自己的实验，并将豌豆种子寄过去，但内格里没有做这个实验。内格尔在1884年出版的关于进化与遗传的著作中，没有提到孟德尔，这是因为他主张和支持融合遗传的理论。 　　直至1900年，3位植物学家德弗里斯、柯伦斯和切尔马克在几个月内，先后发表文章称，他们发现了重要的遗传规律，但在查阅文献时发现，19世纪60年代孟德尔已经发表了该定律。 　　孟德尔的理论为什么会被埋没了35年呢？主要原因在于，一些科学家认为孟德尔的理论过于抽象，与实际脱节，没有物质基础。美国遗传学家摩尔根最初也是反对孟德尔学说的，他认为孟德尔学说缺乏实验证据，甚至怀疑等位基因分离理论，因为没有什么机制可以解释相对性状的分离。 　　1909年，丹麦遗传学家约翰逊提出了用“基因”取代孟德尔的“遗传因子”。约翰逊认为，遗传因子或因子不属于科学术语，不够准确。“基因”便于与其他的词结合起来，表达近代孟德尔法则由研究者们所涉及的配子中的“单位因子”“要素”或“alleles”。不仅如此，为了把遗传的原因与效应分开，1911年，约翰逊又提出了基因型和表现型的概念。约翰逊用“基因型”一词，用来描述受精卵中全套基因及其表达生物性状的全部能力；用“表现型”一词来描述基因外在作用的结果，这两个术语很快就被科学界普遍采用。基因型是自然选择的基础，基因型中的变化是永久性的，它们能够遗传下去。表现型的变化反映了环境因素的作用，并非是永久性的。基因型与表现型的区别，有助于研究者弄清哪些变异是可遗传的，哪些变异是不能遗传的。约翰逊虽然提出了基因的概念，但他认为，基因只是一个说明问题的符号、计算单位、统计单位。约翰逊说：“不再考虑基因是一种器官样的、有独立生活和类似性质的小体的概念，会导致这一概念的假设必须完全忘掉”。1917年，美国遗传学家戈式米特批评了遗传学家对基因过分谨慎的态度，戈式米特说：“我们认为对待问题的这种心智态度，是约翰逊对基因的本质采取了不可知论的结果，这样就使我们产生了某种神秘的崇敬心情，对基因的世俗属性的观点表示深恶痛绝。”约翰逊虽提出了基因的概念，但并不承认基因的物质性，使人们对基因的认识带上了神秘的色彩，甚至使自己也滑向了唯心主义，这是可悲的。孟德尔和约翰逊的共同点是都提出了一个概念、一个符号，将基因的形式和内容分离开来。他们的不同在于，孟德尔并未否定基因的物质性，而约翰逊认为基因是不可知的，属于一种非物质的东西。 　　2 对遗传物质的探索 　　什么是遗传物质？这个问题困扰了科学家很长时间。1883年，德国遗传学家魏斯曼预言：“遗传物质是具有特定分子结构的化合物”。在证实脱氧核糖核酸是遗传物质之前，遗传学家已经认识到，作为遗传物质至少应当具备三个特点：① 携带遗传信息；② 能够自我复制，使子代和亲代保持相对的稳定性和连续性；③ 能够产生可遗传的变异，使生物与环境相适应。要想知道基因是什么，就必须研究染色体，分析染色体上什么物质携带遗传信息。这项工作难度很大，因为细胞核本身很小，很难将染色体分离出来。尽管如此，科学家仍然成功地将染色体上的物质分离出来，得出其基本成分是核酸和蛋白质，并且证实这两种物质都是高分子有机化合物。1900年前后，遗传学家认为：核酸不是遗传物质，因为核酸较蛋白质的结构简单，不可能在遗传以及受精卵的发育过程中发挥作用。再者，细胞有丝分裂过程中，只有染色质浓缩时才能着色。1909年，植物细胞学家特拉斯布格说：染色体本身不可能是遗传物质，因为它随后就脱离了染色体