論遺傳物質(zhì)的認識及其對近代生物學思想的影響

1、論遺傳物質(zhì)的認識及其對近代生物學思想的影響遺傳學真正成為一門獨立的學科最早可推至1900年，至今也只有近一個世紀的歷史，而生物學思想源遠流長，包羅萬象，很難想象一門學科的建立和發(fā)展對整個生物學有如此巨大的影響，這一切都可歸結為對遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與認識。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統(tǒng)一了起來。更重要的是，遺傳學還有助于解決生物進化和發(fā)育機制的問題。20世紀遺傳學與生物學各分支學科的結合，有力地推進了對遺傳物質(zhì)和遺傳機制更深層次的探索，同時也極大地豐富和發(fā)展了近代生物學思想。1 古代的遺傳學說盡管古希臘的哲學家通過直觀的經(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)一的學說。其中關于生殖和遺傳的思想對生物學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年以后達爾文泛生論的前身。亞里斯多德(Aristotle，公元前384322)，希臘哲學家。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，認為遺傳是個體功能完整表現(xiàn)的結果，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。以上兩種理論學說雖然從思想方法來說持有不同的觀念，但對生物學的貢獻是十分巨大的，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世紀和20世紀早期關于遺傳物質(zhì)和遺傳機制爭辯的主題。2 1900年以前的遺傳學說及其爭論從亞里斯多德一直到19世紀下半期，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，預成論者認為不存在什么遺傳問題，新生論者甚至否認有遺傳的特殊物質(zhì)的存

4、在。達爾文(Darwin，18091882)在他的自然選擇學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化學說。達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)帶至生殖細胞內(nèi)集合起來傳遞給子代。這樣看來，達爾文的遺傳學說并沒有多少新意，只不過是強調(diào)了遺傳的微?；A，比較徹底地否定了獲得性遺傳罷了。關于遺傳的物質(zhì)基礎，在19世紀以魏斯曼(August Weismann，1

5、8141914)的“種質(zhì)連續(xù)學說”達到頂峰。他批判了達爾文的泛生論，認為多細胞生物是由體質(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。他還進一步把種質(zhì)確定為細胞核中的染色體，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系控制性狀的發(fā)育。魏斯曼的遺傳學說徹底否定了達爾文的“融合遺傳”，是第一個真正完整的學說，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，否認個體變異和傳代變異的事實，反而使得進化變異現(xiàn)象更加撲朔迷離。當19世紀最后30年，眾多的生物學家孜孜以求地探索遺傳問題時，奧國學者孟德爾(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8年的豌豆雜交試驗和統(tǒng)計結果，由此提出了遺傳的一般規(guī)律。從遺傳物質(zhì)本身認識來講，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”就相當于現(xiàn)在所說的基因?？紤]到孟德爾當時并不了解細胞學的任何發(fā)現(xiàn)(大部分細胞學發(fā)現(xiàn)都在19世紀70年代和80年代)，他怎么能進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。3 基因?qū)W

7、說及其發(fā)展1900年以后遺傳學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進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；第2個階段始于1910年，主要代表是摩爾根學派，主要側重于純粹遺傳學問題的研究，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、根還通過遺傳學分析將一個具體基因定位在一條具體的染色體上。當基因的物質(zhì)實體被闡明之后，分子生物學就隨之誕生了。20世紀40年代比德爾(Beadel)等采用紅色面包霉進行生化遺傳分析，提出“一個基因一個酶”的假說，不僅賦予了基因新的屬性，同時把生物學從細胞水平推進到了分子水平，這是現(xiàn)代生物學發(fā)展新起點的主要標志。分子生物學的重大發(fā)展是在50年代，1953年華特生(Watson)和克里克(Crick)提出了DNA的雙螺旋結構模型，標志著遺傳物質(zhì)認識史上的新階段，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)控制機制的認識。遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)揭示了從病毒、細菌到人通用著共同的遺傳密碼，這是繼達爾文進化論和細胞學說之后對生物界統(tǒng)一性的又一次大總結。操縱子的發(fā)現(xiàn)則揭示了核酸與蛋白質(zhì)的關系，也表明機體與環(huán)境的關系，同時也為解決發(fā)育與分化問題提供了線索。70年代以后，隨著分子生物學的進一步發(fā)展，基因工程應運而生。利用基因重組技術，可依照人們的意愿、目的，定向地改造生物種的遺傳特性