生物遗传之谜

生物遗传之谜

俗话说，“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞”，“种瓜得瓜，种豆得豆”。其实，这些说法都与生物遗传学有着密切的关系。

生物为什么会遗传？拿人来说，最初仅仅是父亲的一个精细胞和母亲的一个卵细胞，结合在一起，一步一步就发育成了胚胎、婴孩，发育成了儿童、成人。下一代和上一代之间的物质联系仅仅是那么两个细胞。那么一丁点儿的物质联系就足以确定下一代在外貌、体质等方面酷肖父母。多少年来，人们一方面赞美大自然的神奇造化，一方面苦苦思索——生物遗传到底是怎样进行的呢？

进入二十世纪中叶，一批批在遗传学领域里辛勤耕耘的科学家有了收获，这个问题的答案开始清晰起来，生物的遗传物质是DNA。DNA的正式名称叫做脱氧核糖核酸，它隐藏在染色体内。染色体是细胞的主要成分（低等的原核细胞例外），而DNA则是染色体的核心部分，是染色体的灵魂。

DNA直接控制着细胞内的蛋白质合成，细胞内的蛋白质合成与细胞的发育、分裂息息相关。细胞如何发育、如何分裂决定着生物的形态、结构、习性、寿命……这些统称为遗传性状。DNA就通过这样的途径来控制生物的遗传。当然，这是最简略的说法。

远在发现DNA之前，一些生物学家推测生物细胞内应该存在着控制遗传的微粒，并把它定名为基因。现在人们清楚了，基因确确实实存在着。一个基因就是DNA的一个片段，是DNA的一个特定部分。一个基因往往控制着生物的一个遗传性状，比如，头发是黄还是黑，眼睛是大还是小，等等。准确地说，一个遗传性状可以由多个基因共同控制，一个基因可以与多个遗传性状有关。

低等动物噬菌体的DNA总共才有3个基因，大肠杆菌大约有3000个基因，而人体一个细胞的DNA中有大约10万个基因。

DNA是由四种核苷酸联结而成的长链。这四种核苷酸相互之间如何联结，这条长链折叠成什么样的立体形状，这两个问题在本世纪40年代曾难倒了许许多多有志于此的研究者。终于，在1954年，两位美国科学家找到了正确的答案，建立了令人信服的模型——DNA是由两条核苷酸链平行地围绕同一轴盘曲而成的双螺旋结构，很像是一把扭曲的梯子。两条长链上的核苷酸彼此间——结成对子，紧紧联结。螺旋体每盘旋一周有10对核苷酸之多，而一个基因大约有3000对核苷酸。

DNA双螺旋结构的发现是生命科学史上一件划时代的大事。标志着现代分子生物学及分子遗传学的诞生，它对生物的遗传规律提供了准确、完善的解释，是人们揭开遗传之谜的钥匙。

那么，遗传信息又是怎样从DNA反映到象征性状表现的蛋白质上的呢？在DNA双螺旋结构的基础上，人们研究了DNA的复制、转录和翻译过程，提出了中心法则。指出DNA解开双链，通过自身复制实现遗传信息忠实的倍增复制；然后通过转录将遗传信息赋予一种信使——mRNA；mRNA在核糖体内通过一种转移核糖核酸分子（tRNA）将氨基酸搬运到身边，按遗传密码的要求组装成蛋白质。这样，遗传就实现了从DNA到蛋白质的“流动”。

日新月异的关于基因的研究终于使人们可以将基因从染色体上取出，然后再把它放到另外一个地方或转移到另外一种生物体内。这便是DNA体外重组技术，又称基因工程。基因工程就是按照生物体遗传变异的规律，预先缜密地设计出改变生物遗传特性的方案，有目的地去改造生物。如果说DNA双螺旋模型开辟了分子生物学的新纪元，那么70年代末的基因工程技术的建立则将我们带入了一个认识基因、改造基因、利用基因的新世纪。如此，通过基因工程技术可以将人体内某些有药用价值的基因放到细菌体内，让细菌源源不断地产生大量的重组药物，细菌变成了“制药厂”。利用基因工程还可以改良农作物的性状，提高产量；生产更大、更甜、更易保存的水果。甚至基因工程食品也已写进了我们的食谱。基因工程使我们可以做到“种瓜得豆，种豆得瓜”，当然这里也必须遵循遗传和变异规律。

人类关于基因的研究成果预示着21世纪将是生物学世纪。生物学理解和操纵生命的能力正处在史无前例的爆炸边缘。随着我们进入新的世纪，生物技术将利用它自己的成就为人类历史开创锦绣前程。