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话说,一匹英俊的黑马考虑了很久之后,决定向自己深爱的白马求婚,说:“亲爱的白马,嫁给我吧。”白马笑了笑,然后充满遗憾地对黑马说:“谢谢你的好意,但是我不能答应你,我可不想将来生一匹斑马出来。”黑马一听,心情一落千丈,可总觉得白马的话有些不对劲。那么,白马的话究竟对不对呢?如果不对,问题又出在哪里呢?
聪明的你肯定一眼就识破了白马的漏洞——马和马只能生出马来,可生不出斑马啊!可是,为什么马只能生出马,而生不出别的动物呢?这个嘛,就得从遗传说起了。
遗传与变异——你复制来,我创新
所谓遗传,即生物的亲代①能产生与自己相似的后代的现象。我们常说的一些俗语,比如“龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子会打洞”、“种瓜得瓜,种豆得豆”等,都包含了遗传的含义。就拿我们自己来说吧,我们的长相总有些像自己的父母,有人甚至会说“简直就是一个模子刻出来的”。不要以为这是偶然,这可都是拜遗传所赐。
这么说来,遗传就有点像个小魔咒一样,让生物的后代总带着父母的痕迹,以至于生命繁衍成了毫无创意的复制、粘贴。可事实上,我们并没有和父亲或母亲完全一样,也与自己的兄弟姐妹有所差别,而这种差别就是变异导致的。俗话又说“一母生九子,九子各不同”,指的就是变异。可以说,世界上没有两个绝对相同的个体,包括孪生同胞在内。所以说,不管你与父母、兄妹等如何相似,你都是世界上唯一的。
遗传是一切生物的基本属性,它使生物界保持相对稳定。正是因为有了遗传,才有了稳定的物种,橘子树上不会结出苹果,狗也不会生出猫,马更不会生出斑马来……而遗传过程中的变异,则实现了生物个体的多样性。
那么,究竟是什么东西在决定着遗传呢?
无言豌豆,泄露遗传“天机”
可以说,人类自踏入文明社会,就注意到了遗传和变异的现象,也曾提出各种假设。但直到19世纪中期,系统的遗传学理论才姗姗来迟,这主要得归功于孟德尔的“豌豆实验”。
孟德尔是谁?哎呀,小编我差点忘了介绍这个重要人物了,请看——
在当时,豌豆是比较好的实验材料。1856年,孟德尔开始种植豌豆,并进行杂交实验,这一做就是8年。他首先从种子商那里弄来了34种豌豆,从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种容易互相区分的稳定性状,比如高茎或矮茎、圆粒或皱粒等。孟德尔对豌豆的7对独立性状进行了杂交实验,其中,他将开红花和开白花的纯豌豆进行杂交。他惊奇地发现,杂种的第一代全部开红花;而让这些后代相互交配培育出来的第二代,也就是“孙子”代,开红花与白花的数目之比,约为3∶1。而其他6对独立性状的杂交结果,竟然也符合这一规律。
为解释这一实验结果,孟德尔假设生物体内存在着一种遗传物质——遗传因子,并揭示了遗传的基本规律,即分离定律和自由组合定律。他认为,遗传因子分显性因子和隐性因子两种,每一个遗传因子决定一种性状,遗传正是由成对的遗传因子所控制的:当不同的因子相结合时,显性因子决定了生物的性状;而只有当两个隐性因子结合时,隐性性状才能表现出来。而显性因子与隐性因子,在遗传中是彼此独立、互不影响的,表现出自由组合的特点。
了解了这一理论,我们就可以做个小小“预言家”了。我们已经知道,双眼皮是由显性因子决定的,而单眼皮是由隐性因子决定的。那么,如果一对夫妻都是单眼皮的话,你能推测出他们孩子的眼皮是单还是双吗?
破解基因密码
其实,孟德尔所说的“遗传因子”,也就是我们现在所说的基因。
在孟德尔将自己的理论公布30年之后,他才迎来了学术界的第一阵回声,而那时他早已去世16年了。人们开始重新审视孟德尔的理论,并试图寻找他所说的“遗传因子”。
人们很自然地想到了染色体——细胞里一种可以被某种颜料染成深色的物质。而且,染色体与孟德尔所说的遗传物质还有几分相似,比如它们都是成对存在的,也有分离现象等。但这也仅仅是猜测而已,最终证实这一猜测的是美国遗传学家摩尔根。摩尔根指出,基因是以直线排列在染色体上的,像一串珍珠项链。他把代表某一性状的特定基因与某一特定染色体上的特定位置联系起来,这有点像每个同学在教室里都有自己的座位一样,而一个同学就是一个基因。因为这一突破性发现,摩尔根还获得了诺贝尔生理学奖。
然而,好奇的科学家并没有停止探索,他们继续追问:基因到底是由什么构成的呢,或者说,遗传物质究竟是什么呢?
有人曾说是蛋白质,但很快就被推翻了。而最后,站得住脚的却是一种含磷的酸性物质——脱氧核糖核酸,即DNA。直到1953年,两位年轻的科学家确定了DNA的双螺旋结构后,人们对遗传物质的探索总算又进了一大步。
今天,寓意着科技与创新的金色双螺旋雕塑《生命》,矗立在北京中关村广场,这既是对生命科学的尊敬,也表达了人类对科学创新的不懈追求。
小基因,大“工程”
虽然遗传学是近一两个世纪才兴起的,但是聪明的古人早就开始在遗传杂交方面进行尝试了。
骡子就是马和驴杂交生下的动物。尤其是公驴和母马交配生下的马骡,既有驴的负重能力和抵抗能力,又有马的灵活性和奔跑能力;吃得比马少,力气却比马大,可谓集马和驴的优势于一身。在偏远的乡村,马骡在生产和生活中发挥了重要作用。只是,马骡无法生育,也没有马跑得快,所以俗话说得好:“是骡子是马,拉出来遛遛便知。”
而今,科学技术日新月异,随着对遗传学的探索,一个新的研究领域——遗传工程向我们敞开了大门。一方面,它可以解决很多生活中的实际问题,比如通过对基因的检测,实现对疾病的预防和治疗;也可以通过杂交等方式,提高粮食作物的产量,袁隆平院士所研究出来的杂交水稻就是一个很好的例子。而另一方面,也是更诱人的方面——它可以帮助我们实现那些看似不切实际的幻想。
从理论上说,我们可以把任意不同的物种的基因组合起来,造出古希腊神话中的狮身人面兽都不是问题。但在实际操作中,我们又不得不面临很多挑战。比如,克隆技术就是个很让人矛盾的问题,当世界上第一头克隆羊多利诞生后,有人欢喜有人忧。从技术上说,我们已经可以复制人类自己,甚至有人扬言要复制希特勒出来。暂不说咱这复制人的技术到底有没有那么高超,即便克隆出一个希特勒来,他也不过是在外形上和那个纳粹头子一模一样而已,而不会生下来就是一个没人性的战争狂人。要知道,影响一个人一生走向的,可不止遗传那么简单呢,环境、教育等也很重要。
估计大家最想做的,还是多克隆几个自己吧。这样的话,就让一个自己去上学,另一个自己去玩耍,第三个自己去吃各种好吃的……但是你可别忘了,要等他们长大,还需要时间呢!更别说那些以你为原型的克隆人其实并不是你。还是赶紧从梦里醒来,做好该做的事情吧。
聪明的你肯定一眼就识破了白马的漏洞——马和马只能生出马来,可生不出斑马啊!可是,为什么马只能生出马,而生不出别的动物呢?这个嘛,就得从遗传说起了。
遗传与变异——你复制来,我创新
所谓遗传,即生物的亲代①能产生与自己相似的后代的现象。我们常说的一些俗语,比如“龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子会打洞”、“种瓜得瓜,种豆得豆”等,都包含了遗传的含义。就拿我们自己来说吧,我们的长相总有些像自己的父母,有人甚至会说“简直就是一个模子刻出来的”。不要以为这是偶然,这可都是拜遗传所赐。
这么说来,遗传就有点像个小魔咒一样,让生物的后代总带着父母的痕迹,以至于生命繁衍成了毫无创意的复制、粘贴。可事实上,我们并没有和父亲或母亲完全一样,也与自己的兄弟姐妹有所差别,而这种差别就是变异导致的。俗话又说“一母生九子,九子各不同”,指的就是变异。可以说,世界上没有两个绝对相同的个体,包括孪生同胞在内。所以说,不管你与父母、兄妹等如何相似,你都是世界上唯一的。
遗传是一切生物的基本属性,它使生物界保持相对稳定。正是因为有了遗传,才有了稳定的物种,橘子树上不会结出苹果,狗也不会生出猫,马更不会生出斑马来……而遗传过程中的变异,则实现了生物个体的多样性。
那么,究竟是什么东西在决定着遗传呢?
无言豌豆,泄露遗传“天机”
可以说,人类自踏入文明社会,就注意到了遗传和变异的现象,也曾提出各种假设。但直到19世纪中期,系统的遗传学理论才姗姗来迟,这主要得归功于孟德尔的“豌豆实验”。
孟德尔是谁?哎呀,小编我差点忘了介绍这个重要人物了,请看——
在当时,豌豆是比较好的实验材料。1856年,孟德尔开始种植豌豆,并进行杂交实验,这一做就是8年。他首先从种子商那里弄来了34种豌豆,从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种容易互相区分的稳定性状,比如高茎或矮茎、圆粒或皱粒等。孟德尔对豌豆的7对独立性状进行了杂交实验,其中,他将开红花和开白花的纯豌豆进行杂交。他惊奇地发现,杂种的第一代全部开红花;而让这些后代相互交配培育出来的第二代,也就是“孙子”代,开红花与白花的数目之比,约为3∶1。而其他6对独立性状的杂交结果,竟然也符合这一规律。
为解释这一实验结果,孟德尔假设生物体内存在着一种遗传物质——遗传因子,并揭示了遗传的基本规律,即分离定律和自由组合定律。他认为,遗传因子分显性因子和隐性因子两种,每一个遗传因子决定一种性状,遗传正是由成对的遗传因子所控制的:当不同的因子相结合时,显性因子决定了生物的性状;而只有当两个隐性因子结合时,隐性性状才能表现出来。而显性因子与隐性因子,在遗传中是彼此独立、互不影响的,表现出自由组合的特点。
了解了这一理论,我们就可以做个小小“预言家”了。我们已经知道,双眼皮是由显性因子决定的,而单眼皮是由隐性因子决定的。那么,如果一对夫妻都是单眼皮的话,你能推测出他们孩子的眼皮是单还是双吗?
破解基因密码
其实,孟德尔所说的“遗传因子”,也就是我们现在所说的基因。
在孟德尔将自己的理论公布30年之后,他才迎来了学术界的第一阵回声,而那时他早已去世16年了。人们开始重新审视孟德尔的理论,并试图寻找他所说的“遗传因子”。
人们很自然地想到了染色体——细胞里一种可以被某种颜料染成深色的物质。而且,染色体与孟德尔所说的遗传物质还有几分相似,比如它们都是成对存在的,也有分离现象等。但这也仅仅是猜测而已,最终证实这一猜测的是美国遗传学家摩尔根。摩尔根指出,基因是以直线排列在染色体上的,像一串珍珠项链。他把代表某一性状的特定基因与某一特定染色体上的特定位置联系起来,这有点像每个同学在教室里都有自己的座位一样,而一个同学就是一个基因。因为这一突破性发现,摩尔根还获得了诺贝尔生理学奖。
然而,好奇的科学家并没有停止探索,他们继续追问:基因到底是由什么构成的呢,或者说,遗传物质究竟是什么呢?
有人曾说是蛋白质,但很快就被推翻了。而最后,站得住脚的却是一种含磷的酸性物质——脱氧核糖核酸,即DNA。直到1953年,两位年轻的科学家确定了DNA的双螺旋结构后,人们对遗传物质的探索总算又进了一大步。
今天,寓意着科技与创新的金色双螺旋雕塑《生命》,矗立在北京中关村广场,这既是对生命科学的尊敬,也表达了人类对科学创新的不懈追求。
小基因,大“工程”
虽然遗传学是近一两个世纪才兴起的,但是聪明的古人早就开始在遗传杂交方面进行尝试了。
骡子就是马和驴杂交生下的动物。尤其是公驴和母马交配生下的马骡,既有驴的负重能力和抵抗能力,又有马的灵活性和奔跑能力;吃得比马少,力气却比马大,可谓集马和驴的优势于一身。在偏远的乡村,马骡在生产和生活中发挥了重要作用。只是,马骡无法生育,也没有马跑得快,所以俗话说得好:“是骡子是马,拉出来遛遛便知。”
而今,科学技术日新月异,随着对遗传学的探索,一个新的研究领域——遗传工程向我们敞开了大门。一方面,它可以解决很多生活中的实际问题,比如通过对基因的检测,实现对疾病的预防和治疗;也可以通过杂交等方式,提高粮食作物的产量,袁隆平院士所研究出来的杂交水稻就是一个很好的例子。而另一方面,也是更诱人的方面——它可以帮助我们实现那些看似不切实际的幻想。
从理论上说,我们可以把任意不同的物种的基因组合起来,造出古希腊神话中的狮身人面兽都不是问题。但在实际操作中,我们又不得不面临很多挑战。比如,克隆技术就是个很让人矛盾的问题,当世界上第一头克隆羊多利诞生后,有人欢喜有人忧。从技术上说,我们已经可以复制人类自己,甚至有人扬言要复制希特勒出来。暂不说咱这复制人的技术到底有没有那么高超,即便克隆出一个希特勒来,他也不过是在外形上和那个纳粹头子一模一样而已,而不会生下来就是一个没人性的战争狂人。要知道,影响一个人一生走向的,可不止遗传那么简单呢,环境、教育等也很重要。
估计大家最想做的,还是多克隆几个自己吧。这样的话,就让一个自己去上学,另一个自己去玩耍,第三个自己去吃各种好吃的……但是你可别忘了,要等他们长大,还需要时间呢!更别说那些以你为原型的克隆人其实并不是你。还是赶紧从梦里醒来,做好该做的事情吧。