第一章 寻找基因
不正常。当一道细微红光或绿光,扫瞄过她的网膜时,她辨认颜色的能力,会随着光线扫过不同细胞群而改变,大约有一半的时间,可以清楚地辨别颜色,其他时候,就跟她色盲儿子一样,分不清红光与绿光,这是因为在每个颜色感官细胞中,有不同X染色体被关闭,有时候关掉正常染色体,有时候关掉带有色盲基因的染色体。
两性的遗传模式,还有另一个重要差别,是跟粒线体基因有关。当卵子受精的时候,卵细胞内的细胞质,包括粒线体在内,大部分都传送到发育中的胚胎,但是精子却没有粒线体。粒线体的DNA有一套自己的遗传模式,都是从母系遗传,包含了世界母亲的历史,完全不受男性的干扰。英国女王伊丽莎白二世的粒线体DNA,并不是从维多利亚女王(QueenVictoria)遗传来的,而是从与维多利亚女王同时期,但是比较没有名气的卡洛琳(AnneCaroline,1881年去世)遗传来的,这是因为维多利亚女王是伊丽莎白二世的父系祖先。至于一些因为粒线体基因出错,而产生的遗传疾病,如视神经损坏导致的失明,自然也是由母系遗传的。母亲把基因传给儿子和女儿,但是只有女儿会传递到下一代,这种遗传模式跟性联遗传的方式,就有很大差别。
这就是遗传游戏的规则,而其他部分都是分子生物学,比较偏重机械而不是物理。
至于基因的真实成分到底是什么?这个问题一直到科学家发现,从一个菌落(bacterialcolony)中,苹取出一种变异物质(transfondllgprincghe),将它送入另一个不同形状,但是相关的菌落中,可以改变后者的形状之后,才找到答案。这个变异物质,就是DNAo人类在很多年以前,就在沾满脓血的绷带上找到DNA,这种实验听起来恶心,不过DNA却是生物学上非常重要的物质。
沃森、克里克和DNA双螺旋结构模型
自摩尔根以来,随着遗传学的进一步发展,人们迫切想要了解基因的功能是否仅限于世代之间遗传信息的传递和表达。基因自身的化学成分是什么?基因是怎样作用于有机体而表达生物性状的?细胞分裂时又是如何实现自我复制……等等。诸如此类问题,从本世纪20年代起,随着对基因的物质结构、生化功能、物理性质和基因作为遗传信息携带者和传递者,作为控制遗传性状的发育单位和突变单位等方面知识的增长而提到解答的日程上来了。
一DNA双螺旋结构发现的前奏1935年,着名理论物理学师玻尔的学生M·德勃留克,从物理学角度探讨了基因的物理性质和其对细胞的作用。他认为,基因之所以世代相传而维持其结构不变,在于染色体象非周期性晶体结构那样,与周围的原子或分子相连结,所以具有相对的稳定性,由于其不同部分排列上的特殊性,就有可能蕴藏着特定的遗传信息。十年后(1945),物理学家薛定愕在《生命是什么》一书中,发挥了德勃留克的观点,指出“……一个活细胞的最重要部分——染色体纤丝——可以恰当地称之为非周期性晶体”,它是“生命物质的载体”解定愕:《生命是什么》上海人民出版社1973年版,第5-6页),他还认为:染色体应是实现个体发育以及表达生物全部性状的“密码正本”、“每套染色体都含有全部密码”(同上书第72页)。染色体上的基因则是一种生物大分子,它发生变化或发生突变,起源于原子的重新排列时形成的同分异构体分子。正是基因这种大分子结构“提供了各种可能的(异构的)排列,在它的一个很小的空间范围内是以体现出一个杂交的‘决定’系统”(同上书第67页),这就是说原子排列上的差异形成了遗传密码。
他想到用莫尔斯的点和横符号代表基因活动情况(即表示遗传密码的表达情况)。