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遗传信息的演变

时间:2022-02-13 百科知识 版权反馈
【摘要】:事实上,在漫长的生物史中,遗传信息在不断地发生变化。遗传信息的演变,归根结底,是由于外部条件的影响或内部条件的变化,导致核酸分子的结构发生了变化。遗传密码子的改变,导致了其代表的氨基酸发生改变。由此可见,在生物进化的历史上,不乏能够引起遗传物质基础——DNA分子核苷酸顺序改变,从而导致遗传信息改变的物理、化学条件。
遗传信息的演变_生物工程趣谈

(五)遗传信息的演变

如果遗传信息一成不变,那么,核酸分子一代一代复制下来,就不会演化成目前种类纷繁的约200万种生物。30多亿年前生命起源时生物是什么样子,30多亿年后的今天还会是什么样子。事实上,在漫长的生物史中,遗传信息在不断地发生变化。适应外界环境的有利演变,被自然选择保存下来,日积月累,逐渐演变成今天错综复杂、千姿百态的生物界。

遗传信息的演变,归根结底,是由于外部条件的影响或内部条件的变化,导致核酸分子的结构发生了变化。核苷酸的缺失、嵌入、置换或倒位,引起了核酸分子上的遗传密码子的改变。遗传密码子的改变,导致了其代表的氨基酸发生改变。这样,在新的遗传信息指令下合成的蛋白质,就不是原来的蛋白质,而是一种新类型的蛋白质。如果涉及的这个蛋白质是一种酶,它就直接影响了某种生化反应的进行,对生物个体的性状发生直接的影响。有一种患镰刀形贫血病的人,就是由于镰刀贫血病人的血红蛋白的组成中,有一个氨基酸与正常人不同。这一个氨基酸的差异,追本溯源,是由于这种病人的遗传物质基础——核酸中的核苷酸排列发生了改变。

在生物进化过程中,为什么生物的遗传信息系统会不断发生改变呢?目前,在育种工作中使用诱变剂产生突变的机制的研究成果,给人们提供了线索。5-溴尿嘧啶是组成遗传密码子的符号T的拟似物,在DNA的复制过程中,代替正常碱基并入DNA分子,使密码子发生改变,从而引起突变。亚硝酸可以使DNA分子中组成密码子的符号A发生改变,从而使A不能按一般规律去与T配对,一反常态地与C配对,从而使密码子发生改变,引起突变。氮芥、硫酸二乙酯、N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍等烷化剂,使DNA分子中组成密码子的符号G脱下来,密码子发生改变,引起突变。嘧啶染料可以嵌入DNA分子组成密码子的两个符号之间,使DNA分子在复制过程中发生密码子符号的嵌入或缺失,密码子发生改变,引起突变。紫外线可以使DNA的两个相邻密码子符号T或C形成二聚体,引起DNA复制过程中密码子的改变,发生突变。X射线可以将DNA分子中一股或两股核苷酸链切断,引起突变。

由此可见,在生物进化的历史上,不乏能够引起遗传物质基础——DNA分子核苷酸顺序改变,从而导致遗传信息改变的物理、化学条件。这些不断发生的变异,为自然选择提供了材料,有利的变异被逐渐积累起来,由渐变和骤变两种方式形成新的物种。

一种物种的形成并不容易,特别是我们人类需要的新物种。前边我们提到,小麦自然形成的历史,经过了一万年的时间。如果我们搞清了生物遗传现象的分子基础,认识了它的实质,我们就能以很短的时间主动地改变核酸分子的结构,使其去掉不良的遗传信息,增添人类需要的遗传信息,这就是下边要专门叙述的基因工程技术。

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