遗传与变异的关系

4.2.1　遗传变异的对立统一

遗传和变异是对立的统一体，遗传使物种得以延续，变异则使物种不断进化。

生物与非生物的本质区别之一在于生物体能进行自我复制，从而构成生命的连续系统。相同的基因规定着生物体发育相同的性状，于是表现为遗传，体现了生物界的稳定性。但这种稳定性是相对的，因为基因在世代延绵的长期发展过程中，难免会在此时或彼时发生结构的改变。结构改变了的基因使生物体发育不同于改变前的性状，于是出现了变异（可遗传变异）。可遗传变异使遗传有了新的内容，也使生物的漫长生命连续系统得以持续的发展、进化。没有遗传，不可能保持性状和物种的相对稳定性；没有变异，不会产生新的性状，也就不可能有物种的进化和新品种的选育。

此外，生物体的任何性状都是在一定环境因素影响下发育的。性状的发育不能没有发育该性状的基因，也不能没有发育该性状的环境因素。如对野兔和家兔同样喂以具有黄色素的饲料，野兔因有一个能编码黄色素（来自饲料）分解酶的基因，所以野兔的皮下脂肪为白色；而许多家兔品系则只有不能编码这种酶的基因，于是饲料中的黄色素就贮存在皮下脂肪内，使皮下脂肪成为黄色。这里的环境因素完全相同，只是因为基因不同，而使发育的性状有异。倘若将饲料中的黄色素全部破坏，则家兔的皮下脂肪同野兔一样呈白色。如果再用有黄色素的饲料饲养该家兔，皮下脂肪就又是黄色的。这时家兔的基因没有变异，只是饲料条件改变了，表现的性状也就不同。所以生物体所发育的性状是遗传物质（基因）与环境条件共同作用的结果。由于环境条件不同而引起的变异一般是不能遗传的（不遗传变异），因为它未涉及基因结构的改变。微效多基因控制的数量性状（见数量性状遗传）的发育，对环境条件的变化比较敏感，因而更容易出现不遗传的变异。人工选择时要善于区别遗传变异和不遗传变异。

4.2.2　遗传变异的基础

遗传从现象来看是亲子代之间的相似的现象，即俗语所说的“种瓜得瓜，种豆得豆”。它的实质是生物按照亲代的发育途径和方式，从环境中获取物质，产生和亲代相似的复本。遗传是相对稳定的，生物不轻易改变从亲代继承的发育途径和方式。因此，亲代的外貌以及优良性状很有可能在子代重现，甚至酷似亲代。而亲代的缺陷和遗传病，同样也可能传递给子代。

遗传是一切生物的基本属性，它使生物界保持相对稳定，使人类可以识别包括自己在内的生物界。变异是指亲子代之间，同胞兄弟姊妹之间，以及同种个体之间的差异现象。俗语说“一母生九子，九子各异”。世界上没有两个绝对相同的个体，包括孪生同胞在内，这充分说明了遗传的稳定性是相对的，而变异是绝对的。

生物的遗传与变异是同一事物的两个方面，遗传可以发生变异，发生的变异可以遗传，正常健康的父亲，可以生育出智力与体质方面有遗传缺陷的子女，并把遗传缺陷（变异）传递给下一代。

生物的遗传和变异是否有物质基础的问题，在遗传学领域内争论了数十年之久。 在现代生物学领域中，一致公认生物的遗传物质在细胞水平上是染色体，在分子水平上是基因，它们的化学构成是脱氧核糖核酸（DNA），在极少数没有DNA的原核生物中，如烟草花叶病毒等，核糖核酸（RNA）是遗传物质。

真核生物的细胞具有结构完整的细胞核，在细胞质中还有多种细胞器，真核生物的遗传物质就是细胞核内的染色体。但是，细胞质在某些方面也表现有一定的遗传功能。人类亲子代之间的物质联系是精子与卵子，而精子与卵子中具有遗传功能的物质是染色体，受精卵根据染色体中DNA蕴藏的遗传信息，发育成和亲代相似的子 代。

遗传和可以遗传的变异都是由遗传物质决定的。这种遗传物质就是细胞染色体中的基因。人类染色体与绝大多数生物一样，是由DNA（脱氧核糖核酸）链构成的，基因就是在DNA链上的特定的一个片段。由于亲代染色体通过生殖过程传递到子代，这就产生了遗传。染色体在生物的生活或繁殖过程中也可能发生畸变，基因内部也可能发生突变，这都会导致变异。

患色盲的父亲，他的女儿一般不表现出色盲，但她已获得了其亲代的色盲基因，她的下一代中，儿子将因获得色盲基因而患色盲。

我们观察我们身边很多有生命的物种：动物、植物、微生物以及我们人类，虽然种类繁多，但在经历了很多年后，人还是人，鸡还是鸡，狗还是狗，蚂蚁、大象、桃树、柳树以及各种花草等等，千千万万种生物仍能保持各自的特征，这些特征包括形态结构的特征以及生理功能的特征。正因为生物界有这种遗传特性，自然界各种生物才能各自有序地生存、生活，并繁衍子孙后 代。

大家可能会问，生物是一代一代遗传下来，每种生物的形态结构以及生理功能应该是一模一样的，但为什么父母所生子女，一人一个样，一人一种性格，各有各自的特征。又如把不同人的皮肤或肾脏等器官互相移植，还会发生排斥现象，彼此不能接受，这又如何解释呢？科学家研究的结果告诉我们，生物界除了遗传现象以外还有变异现象，也就是说个体间有差异。例如，一对夫妇所生的子女，各有各的模样，丑陋的父母生出漂亮的孩子，平庸的父母生出聪明的孩子，这类情况也并不罕见。全世界恐怕很难找出两个一模一样的人，即使是单卵双生子，外人看起来好像一模一样，但是与他们朝夕相处的父母却能分辨出他们之间的微细差异，这种现象就是变异。人类中多数变异现象是由于父母亲遗传基因的不同组合。每个孩子都从父亲那里得到遗传基因的一半，从母亲那里得到另一半，每个孩子所得到的遗传基因虽然数量相同，但内容有所不同，因此每个孩子都是一个新的组合体，与父母不一样，兄弟姐妹之间也不一样，而形成彼此间的差异。正因为有变异现象，人类才有众多的民族。人们可以很容易地从人群中认出张三、李四，如果没有变异，大家全都是一个样子，社会上的麻烦事就多了。除了外形有不同，变异还包括构成身体的基本物质——蛋白质也存在着变异，每个人都有他自己特异的蛋白质。所以，如果皮肤或器官从一个人移植到另一个人身上便会发生排斥现象，生物学称之为免疫排斥反应。

还有一类变异是遗传基因的突变，这类突变往往是由环境中的条件所诱发的，这种突变的基因还可以遗传给下一代。许多基因突变的结果会造成遗传病。

变异也可以完全由环境因素所造成，例如患小儿麻痹症后遗的跛足，感染大脑炎后形成的痴呆等这些性状都是由环境因素所造成的，是因为病毒感染使某些组织受损害，造成生理功能的异常，不是遗传物质的改变，所以不是遗传的问题，因此也不会遗传给下一代。

总之，遗传与变异是遗传现象中不可分离的两个方面，我们有从父母获得的遗传物质，保证我们人类的基本特征经久不变。在遗传过程中还不断地发生变异，每个人又在一定的环境下发育成长，才有了人类的多种多 样。

4.2.3　遗传变异与各种进化理论的关系

在人们根本无法知晓遗传物质为何物的年代，人们信奉生命对生存环境的适应性，认为这会使生物趋于完美，并可以遗传下去，这就是拉马克的进化论，即拉马克认为，使用的器官越来越发达，废弃的器官往往成为痕迹器官或完全退化，而且这种获得改变的特征可以遗传下去。长颈鹿和洞穴动物是支持拉马克学说的经典案例。达尔文也不否认这一点，但它更倾向于随机变异，并主张环境诱变，也和拉马克一样主张渐变。对达尔文来说，不论变异源于何种机制，他都可以用他的自然选择来说明进化。那时，既不知道基因，更不知道DNA、RNA和蛋白质之间存在如此复杂的相互作用关系。

图4-1　遗传变异与各种进化理论的关系

随着20世纪的来临，人们成功地揭开了遗传的物质基础（DNA）以及个体变异的基因本质，也认识到生殖及物理化学因素对遗传变异的影响。特别是“中心法则”的提出被认为是对获得性遗传的彻底否认，基因突变被认为是新物种创造的唯一途径，也同时从根本上否定了适应的遗传与进化意义。

进化生物学家与动物学家道金斯（2008）断言，“基因不会在使用过程中得到改善，除非出现非常少的偶然错误，它们只是被按原样传下去。并非成功产生了好的基因，是好的基因创造了成功。任何个体在它一生中所做的一切，都不会对基因产生任何影响”。进化生物学家与博物学家迈尔（2009）也宣称，“与达尔文理论竞争的三种主要理论——转型论、拉马克主义和直生论——在1940年遭到了明确的否定，在过去的60年里，再没有提出过可行的、试图取代达尔文主义的理 论”。