論遺傳物質(zhì)的認(rèn)識及其對近代生物學(xué)思想的影響

1、論遺傳物質(zhì)的認(rèn)識及其對近代生物學(xué)思想的影響遺傳學(xué)真正成為一門獨立的學(xué)科最早可推至1900年，至今也只有近一個世紀(jì)的歷史，而生物學(xué)思想源遠(yuǎn)流長，包羅萬象，很難想象一門學(xué)科的建立和發(fā)展對整個生物學(xué)有如此巨大的影響，這一切都可歸結(jié)為對遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與認(rèn)識。一切生物都具有相同的遺傳物質(zhì)，并有其共同的來源，這一事實便將生物學(xué)統(tǒng)一了起來。更重要的是，遺傳學(xué)還有助于解決生物進(jìn)化和發(fā)育機(jī)制的問題。20世紀(jì)遺傳學(xué)與生物學(xué)各分支學(xué)科的結(jié)合，有力地推進(jìn)了對遺傳物質(zhì)和遺傳機(jī)制更深層次的探索，同時也極大地豐富和發(fā)展了近代生物學(xué)思想。1 古代的遺傳學(xué)說盡管古希臘的哲學(xué)家通過直觀的經(jīng)驗和思辯對生命現(xiàn)象作出許多猜測，但確實沒

2、有形成什么統(tǒng)一的學(xué)說。其中關(guān)于生殖和遺傳的思想對生物學(xué)影響最深的是希波克拉底和亞里斯多德。希波克拉底(Hippocrates，約公元前460377)是一位著名醫(yī)生。他推想產(chǎn)生個體的“種子物質(zhì)”是來自身體的各個部分，由體液運送到生殖器官，受精作用就是父母的種子物質(zhì)互相混合。這是早期的泛生論，是2000年以后達(dá)爾文泛生論的前身。亞里斯多德(Aristotle，公元前384322)，希臘哲學(xué)家。他的觀念與希波克拉底相反。亞里斯多德沒有把遺傳物質(zhì)作為一個獨立問題來看，認(rèn)為遺傳是個體功能完整表現(xiàn)的結(jié)果，遺傳功能相似，則發(fā)育功能相似，這種功能將組織和器官作有系統(tǒng)的安排，產(chǎn)生一個整體。他還認(rèn)為在遺傳中雌雄性

3、動物的作用有所不同。雄性的精子提供形體形成因素，而雌性的月經(jīng)則是由精子塑造無定形的物質(zhì)。他把精子比喻作木匠，把雌性比喻作木材。以上兩種理論學(xué)說雖然從思想方法來說持有不同的觀念，但對生物學(xué)的貢獻(xiàn)是十分巨大的，它們擺脫了神的束縛，對遺傳采取了全新的態(tài)度，提出了許多值得思考的問題，這些問題后來成為19世紀(jì)和20世紀(jì)早期關(guān)于遺傳物質(zhì)和遺傳機(jī)制爭辯的主題。2 1900年以前的遺傳學(xué)說及其爭論從亞里斯多德一直到19世紀(jì)下半期，在繁殖和遺傳問題上并沒有增加什么新的內(nèi)容。由于過分注意繁殖后的發(fā)育研究，遺傳被看成是一種必然的現(xiàn)象，包含在發(fā)育中，預(yù)成論者認(rèn)為不存在什么遺傳問題，新生論者甚至否認(rèn)有遺傳的特殊物質(zhì)的存

4、在。達(dá)爾文(Darwin，18091882)在他的自然選擇學(xué)說中對遺傳和變異的問題無疑是采取了避重就輕的態(tài)度，因為當(dāng)時的條件還不能比較圓滿地解決遺傳和變異的實質(zhì)性問題，尤其是變異及其原因一直處于一片混亂之中，然而這些絲毫沒有阻止他提出進(jìn)化學(xué)說。達(dá)爾文承襲了希波克拉底的觀念，提出泛生論來解釋生物的遺傳現(xiàn)象，他推想所有組成身體的細(xì)胞都能產(chǎn)生微粒，他稱為生殖微粒，這種微粒釋放出來，由循環(huán)系統(tǒng)帶至生殖細(xì)胞內(nèi)集合起來傳遞給子代。這樣看來，達(dá)爾文的遺傳學(xué)說并沒有多少新意，只不過是強調(diào)了遺傳的微?；A(chǔ)，比較徹底地否定了獲得性遺傳罷了。關(guān)于遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，在19世紀(jì)以魏斯曼(August Weismann，1

5、8141914)的“種質(zhì)連續(xù)學(xué)說”達(dá)到頂峰。他批判了達(dá)爾文的泛生論，認(rèn)為多細(xì)胞生物是由體質(zhì)和種質(zhì)兩部分組成的，在遺傳過程中，只有親代的種質(zhì)能夠遺傳下去。他還進(jìn)一步把種質(zhì)確定為細(xì)胞核中的染色體，是由決定子所組成，并且通過決定子與性狀間存在著一對一的關(guān)系控制性狀的發(fā)育。魏斯曼的遺傳學(xué)說徹底否定了達(dá)爾文的“融合遺傳”，是第一個真正完整的學(xué)說，他的推理為整個下一代的研究鋪平了道路。然而魏斯曼偏重于形態(tài)學(xué)理論，不注意功能和環(huán)境，他對種質(zhì)和體質(zhì)的劃分完全隔離化，否認(rèn)個體變異和傳代變異的事實，反而使得進(jìn)化變異現(xiàn)象更加撲朔迷離。當(dāng)19世紀(jì)最后30年，眾多的生物學(xué)家孜孜以求地探索遺傳問題時，奧國學(xué)者孟德爾(Ge

6、rgor Mendel，18221884)早已在1865年植物雜交的試驗一文中詳盡地撰述了他長達(dá)8年的豌豆雜交試驗和統(tǒng)計結(jié)果，由此提出了遺傳的一般規(guī)律。從遺傳物質(zhì)本身認(rèn)識來講，孟德爾并沒有賦予其新的含義，在他的文章中，多次提到各種不同的因子，很明顯這些“因子”就相當(dāng)于現(xiàn)在所說的基因?？紤]到孟德爾當(dāng)時并不了解細(xì)胞學(xué)的任何發(fā)現(xiàn)(大部分細(xì)胞學(xué)發(fā)現(xiàn)都在19世紀(jì)70年代和80年代)，他怎么能進(jìn)一步提出新的概念呢？然而孟德爾的許多發(fā)現(xiàn)如分離、不變的比值，性狀的自由組合，以及全新的實驗方法和科學(xué)分析為世人所不及。所以在1900年德弗里斯等人重新發(fā)現(xiàn)孟德爾規(guī)律以后，他們都絲毫沒有懷疑孟德爾的優(yōu)先權(quán)。3 基因?qū)W

7、說及其發(fā)展1900年以后遺傳學(xué)的早期歷史可分為兩個階段，第1個階段從1900年到1909年左右，往往稱為孟德爾主義時期，主要精力集中在有關(guān)進(jìn)化問題的爭議上以及孟德爾遺傳是否普遍有效的問題。丹麥遺傳學(xué)家約翰遜(Johannsen，18571927)于1909年建議將泛子這個字簡化為gene來表示遺傳性狀的物質(zhì)基礎(chǔ)；第2個階段始于1910年，主要代表是摩爾根學(xué)派，主要側(cè)重于純粹遺傳學(xué)問題的研究，如基因的本質(zhì)，基因在染色體上的排列等。摩爾根(Thomes Hunt Morgan，18661945)在1926年出版的基因?qū)W說中指出，基因是一種物質(zhì)單位，染色體是基因的載體，基因在染色體上呈直線排列。摩爾

8、根還通過遺傳學(xué)分析將一個具體基因定位在一條具體的染色體上。當(dāng)基因的物質(zhì)實體被闡明之后，分子生物學(xué)就隨之誕生了。20世紀(jì)40年代比德爾(Beadel)等采用紅色面包霉進(jìn)行生化遺傳分析，提出“一個基因一個酶”的假說，不僅賦予了基因新的屬性，同時把生物學(xué)從細(xì)胞水平推進(jìn)到了分子水平，這是現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展新起點的主要標(biāo)志。分子生物學(xué)的重大發(fā)展是在50年代，1953年華特生(Watson)和克里克(Crick)提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，標(biāo)志著遺傳物質(zhì)認(rèn)識史上的新階段，從此奠定了遺傳物質(zhì)的分子論，這樣，遺傳物質(zhì)的主要功能在分子水平上得到了合理的解釋。60年代初，遺傳物質(zhì)的分子論又有所深化，主要表現(xiàn)為揭示了遺傳密碼和對遺傳物質(zhì)的調(diào)節(jié)控制機(jī)制的認(rèn)識。遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)揭示了從病毒、細(xì)菌到人通用著共同的遺傳密碼，這是繼達(dá)爾文進(jìn)化論和細(xì)胞學(xué)說之后對生物界統(tǒng)一性的又一次大總結(jié)。操縱子的發(fā)現(xiàn)則揭示了核酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系，也表明機(jī)體與環(huán)境的關(guān)系，同時也為解決發(fā)育與分化問題提供了線索。70年代以后，隨著分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，基因工程應(yīng)運而生。利用基因重組技術(shù)，可依照人們的意愿、目的，定向地改造生物種的遺傳特性