基因概念的一次升华

20世纪40年代初，比德尔和塔特姆根据链孢霉的生化遗传学分析提出“一个基因一个酶”的假设时，并没有讲到基因究竟是通过什么途径来决定一种酶的结构，直到分子遗传学中心法则的提出才解决了这个问题。

生物学研究表明酶是蛋白质，但蛋白质不一定是酶。生物体内有专门运送某种物质的运载蛋白，如运输氧和二氧化碳的血红蛋白；有构成生物细胞组分的结构蛋白；有调节代谢的激素蛋白；有免疫系统特有的免疫球蛋白等。因此基因不一定决定一个酶，“一个基因一个酶”的假设可改为“一个基因一个蛋白质”。我们又知道有的蛋白质由两种或两种以上的肽链组成。如血红蛋白由两条α链和两条β链组成，免疫球蛋白由两条轻链和两条重链组成，而一个基因往往只决定其中一种肽链的结构，所以又可把“一个基因一个蛋白质”改为“一个基因一条多肽”。最近的研究还表明，由于基因在表达中的结构重组，或者信使RNA（mRNA）水平的剪接方式改变，一个基因也可以决定两种或多种肽链（详见第4章）。此外，也并非所有的基因都编码蛋白质结构，如有的基因起调控作用，有的基因只决定核糖核酸的结构。例如，最近受到广泛重视的微小RNA（microRNA）就是一大类可以针对特定的靶基因进行功能调节的重要调控因子。所以，从现代生物学的观点看，“一个基因一个酶”的假设是不完全的，它只是人类认识基因作用的一个阶梯，它第一次明确地把基因和蛋白质直接连在一起，缩短了基因与性状之间的距离，不仅为在分子水平上研究基因的功能奠定了基础，也为分子遗传学的诞生做了必要的准备。

在比德尔和塔特姆的论文发表以后8年，美国人类遗传学家尼尔（J.Neel）证实人类的镰状细胞贫血是常染色体隐性突变引起的遗传病，同年鲍林（L.Pauling）等用血红蛋白水解产物的电泳分析，证实患者血红蛋白的结构与正常人的不同，并指出这种差异是因为氨基酸组成成分不同造成的。1957年英格拉姆（V.Ingram）详细分析了正常人和患者的血红蛋白，发现镰状细胞贫血患者血红蛋白和正常人的血红蛋白相比，仅仅只有一个氨基酸之差，即正常血红蛋白β链第6位的谷氨酸在患者血红蛋白β链中变为缬氨酸。这项研究有力地证明基因的原始作用是决定蛋白质多肽链中氨基酸的序列，蛋白质是生物基因型表达的最直接的表现型。

基因和性状的关系已演绎为基因和酶或其他蛋白质的对应关系，那么基因本身的化学本质是什么呢？这是比德尔和塔特姆，以及其他许多科学家的成就给遗传学提出的问题，也是整个20世纪40年代生物学研究的中心课题。