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二十世纪基因发现的模式

来源:互联网  作者:佚名  更新时间:2005-11-27 07:40:48   

  

  遗传学的基础是十九世纪的一个伟大的科学家孟德尔建立的,因此探索二十世纪的遗传学发展史应从他起。从1854年到1865年间,他对豌豆的遗传性状进行了长期的探索,他发现豌豆的很多性状如豆粒的颜色能够有规律地传给下一代,他就想:究竟是什么因素控制着这一遗传过程?于是他对这一控制因素进行了猜测,把它叫做遗传因子。他在这一概念的基础上建立了遗传学三定律。其实孟德尔并没有真的观察到这一因子,但他坚信,在豌豆遗传现象的背后肯定有原因。用他的因子假设能够很好地解释他的豌豆的杂交实验结果,于是他写了论文《植物杂交实验》在奥地利的一个地方性杂志上发表,但是它的观点没有得到人们的重视。1900年初,三位不同国家的科学家分别独立地得出了与孟德尔相同的结论,他们都去查阅前人的文献,并且都看到了孟德尔的文章,因此他们把这一发现的殊荣归之于孟德尔。随后,孟德尔的理论得到了诸多科学家的证实和承认。

  1882年,德国生物学家弗来明发现了染色体及细胞的有丝分裂过程。1883年,比利时的生物学家范·贝尔登发现了性细胞在分裂的过程中染色体的数目减少一半,而在受精后又恢复正常。人们不禁要想:在基因与染色体之间到底有什么关系?有人曾经设想染色体可能就是基因,但是,这里有一个问题:一种生物染色体是很少的(人有23对),但性状却多得多。但生物学家们已经意识到,既然孟德尔定律已经被证实,就必须把孟德尔的基础概念一一基因加以实体化,弄清基因与细胞内部所发生的一系列过程的关系。

  让遗传学走上细胞水平,形成二十世纪的遗传的染色体学说的巨大成就,主要应归功于美国的遗传学家摩尔根。1909年,摩尔根以果蝇为实验对象,以显微镜观察和统计学的计算方法,判定遗传基因就在染色体上以直线排列,并探明了基因的一系列遗传变异规律(如连锁互换等)。但此时的基因被认为只是一个交换、重组和突变时无法再分的单位,它的物理、化学性质仍然是个谜。要对生物的遗传和变异进行控制,不弄清基因的结构看来是不行的。于是生物学家们纷纷踏上了寻找基因的征程。从1930年到1952年美国的噬菌体研究小组经过一系列的实验确定:DNA是遗传物质。

  但DNA如何储存并表达遗传信息,仍不得而知,这个问题引起了很多物理学家的兴趣,1945年,E·薛定谔出版了一本辉煌的著作《生命是什么》,书中提出了遗传密码的概念。1953年4月25日是遗传学史上最值得纪念的一天,这一天,英国的《Nature》刊登了沃森和克立克的合作成果,他们提出了DNA的双螺旋结构模型,这一天是分子生物学的诞生日。1954年,物理学家伽莫夫提出三联体密码的概念,1961年,尼伦伯格和马太利用三联体密码合成了由笨丙氨酸组成的多肽长链,到1963年,64种遗传密码的含义全部得到了解答,形成了一部密码辞典。由此科学家们认为:基因是DNA分子的一个个片断。可是,DNA只存在于细胞核中,而蛋白质的合成是在细胞质中进行的,是什么东西把细胞核中的遗传信息转达到了细胞质中呢?信息RNA和转运RNA的发现给这个问题提供了答案,1958年克立克提出的“中心法则”很快得到了证实。

  人们越来越意识到DNA的重要性,如果我们能够搞清楚人类的基因序列图,搞清楚基因和生物性状的关系,那么我们就可以对其遗传和变异进行控制。因此,基因测序工作在二十世纪七十年代起步了,七十年代,科学家们已开发成功能每天拼出50万个碱基的自动化测序机械。1985年有人提出了一个让世界震惊的想法:给人类的全部基因列一个目录!1990年《人类基因组计划》开始实施,我国也承担了破译人类全部基因序列(30亿个碱基)1%的工作。人类基因组序列一旦获得,接下来的工作便是弄清人类基因库中变异的频率及其与疾病的关系。这些工作虽未完成,但它已经引起了全世界的喜悦与担忧,生命伦理学日益活跃。

  基因的发现史,是从一个假设开始的,这个假设最初是为了解释客观现象而提出的,经过一个多世纪的探索,这一假设“因子”的客观性不但得到了实验的证实,而且它的结构及在生命体中的作用也日益清楚。在这一过程中,基因发现的成就属于众多科学家而不可能是一个或几个,这充分体现了现代科学研究的集体性。这一发现模式在整个科学史上具有典型性。因此,了解基因发现的历程有助于提高我们分辨科学与伪科学的能力。

摘自:《科技日报》



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