论遗传物质的认识及其对近代生物学思想的影响

1、论遗传物质的认识及其对近代生物学思想的影响遗传学真正成为一门独立的学科最早可推至1900年，至今也只有近一个世纪的历史，而生物学思想源远流长，包罗万象，很难想象一门学科的建立和发展对整个生物学有如此巨大的影响，这一切都可归结为对遗传物质的发现与认识。一切生物都具有相同的遗传物质，并有其共同的来源，这一事实便将生物学统一了起来。更重要的是，遗传学还有助于解决生物进化和发育机制的问题。20世纪遗传学与生物学各分支学科的结合，有力地推进了对遗传物质和遗传机制更深层次的探索，同时也极大地丰富和发展了近代生物学思想。1 古代的遗传学说尽管古希腊的哲学家通过直观的经验和思辩对生命现象作出许多猜测，但确实没

2、有形成什么统一的学说。其中关于生殖和遗传的思想对生物学影响最深的是希波克拉底和亚里斯多德。希波克拉底(Hippocrates，约公元前460377)是一位著名医生。他推想产生个体的“种子物质”是来自身体的各个部分，由体液运送到生殖器官，受精作用就是父母的种子物质互相混合。这是早期的泛生论，是2000年以后达尔文泛生论的前身。亚里斯多德(Aristotle，公元前384322)，希腊哲学家。他的观念与希波克拉底相反。亚里斯多德没有把遗传物质作为一个独立问题来看，认为遗传是个体功能完整表现的结果，遗传功能相似，则发育功能相似，这种功能将组织和器官作有系统的安排，产生一个整体。他还认为在遗传中雌雄性

3、动物的作用有所不同。雄性的精子提供形体形成因素，而雌性的月经则是由精子塑造无定形的物质。他把精子比喻作木匠，把雌性比喻作木材。以上两种理论学说虽然从思想方法来说持有不同的观念，但对生物学的贡献是十分巨大的，它们摆脱了神的束缚，对遗传采取了全新的态度，提出了许多值得思考的问题，这些问题后来成为19世纪和20世纪早期关于遗传物质和遗传机制争辩的主题。2 1900年以前的遗传学说及其争论从亚里斯多德一直到19世纪下半期，在繁殖和遗传问题上并没有增加什么新的内容。由于过分注意繁殖后的发育研究，遗传被看成是一种必然的现象，包含在发育中，预成论者认为不存在什么遗传问题，新生论者甚至否认有遗传的特殊物质的存

4、在。达尔文(Darwin，18091882)在他的自然选择学说中对遗传和变异的问题无疑是采取了避重就轻的态度，因为当时的条件还不能比较圆满地解决遗传和变异的实质性问题，尤其是变异及其原因一直处于一片混乱之中，然而这些丝毫没有阻止他提出进化学说。达尔文承袭了希波克拉底的观念，提出泛生论来解释生物的遗传现象，他推想所有组成身体的细胞都能产生微粒，他称为生殖微粒，这种微粒释放出来，由循环系统带至生殖细胞内集合起来传递给子代。这样看来，达尔文的遗传学说并没有多少新意，只不过是强调了遗传的微粒基础，比较彻底地否定了获得性遗传罢了。关于遗传的物质基础，在19世纪以魏斯曼(August Weismann，1

5、8141914)的“种质连续学说”达到顶峰。他批判了达尔文的泛生论，认为多细胞生物是由体质和种质两部分组成的，在遗传过程中，只有亲代的种质能够遗传下去。他还进一步把种质确定为细胞核中的染色体，是由决定子所组成，并且通过决定子与性状间存在着一对一的关系控制性状的发育。魏斯曼的遗传学说彻底否定了达尔文的“融合遗传”，是第一个真正完整的学说，他的推理为整个下一代的研究铺平了道路。然而魏斯曼偏重于形态学理论，不注意功能和环境，他对种质和体质的划分完全隔离化，否认个体变异和传代变异的事实，反而使得进化变异现象更加扑朔迷离。当19世纪最后30年，众多的生物学家孜孜以求地探索遗传问题时，奥国学者孟德尔(Ge

6、rgor Mendel，18221884)早已在1865年植物杂交的试验一文中详尽地撰述了他长达8年的豌豆杂交试验和统计结果，由此提出了遗传的一般规律。从遗传物质本身认识来讲，孟德尔并没有赋予其新的含义，在他的文章中，多次提到各种不同的因子，很明显这些“因子”就相当于现在所说的基因。考虑到孟德尔当时并不了解细胞学的任何发现(大部分细胞学发现都在19世纪70年代和80年代)，他怎么能进一步提出新的概念呢？然而孟德尔的许多发现如分离、不变的比值，性状的自由组合，以及全新的实验方法和科学分析为世人所不及。所以在1900年德弗里斯等人重新发现孟德尔规律以后，他们都丝毫没有怀疑孟德尔的优先权。3 基因学

7、说及其发展1900年以后遗传学的早期历史可分为两个阶段，第1个阶段从1900年到1909年左右，往往称为孟德尔主义时期，主要精力集中在有关进化问题的争议上以及孟德尔遗传是否普遍有效的问题。丹麦遗传学家约翰逊(Johannsen，18571927)于1909年建议将泛子这个字简化为gene来表示遗传性状的物质基础；第2个阶段始于1910年，主要代表是摩尔根学派，主要侧重于纯粹遗传学问题的研究，如基因的本质，基因在染色体上的排列等。摩尔根(Thomes Hunt Morgan，18661945)在1926年出版的基因学说中指出，基因是一种物质单位，染色体是基因的载体，基因在染色体上呈直线排列。摩尔

8、根还通过遗传学分析将一个具体基因定位在一条具体的染色体上。当基因的物质实体被阐明之后，分子生物学就随之诞生了。20世纪40年代比德尔(Beadel)等采用红色面包霉进行生化遗传分析，提出“一个基因一个酶”的假说，不仅赋予了基因新的属性，同时把生物学从细胞水平推进到了分子水平，这是现代生物学发展新起点的主要标志。分子生物学的重大发展是在50年代，1953年华特生(Watson)和克里克(Crick)提出了DNA的双螺旋结构模型，标志着遗传物质认识史上的新阶段，从此奠定了遗传物质的分子论，这样，遗传物质的主要功能在分子水平上得到了合理的解释。60年代初，遗传物质的分子论又有所深化，主要表现为揭示了遗传密码和对遗传物质的调节控制机制的认识。遗传密码的发现揭示了从病毒、细菌到人通用着共同的遗传密码，这是继达尔文进化论和细胞学说之后对生物界统一性的又一次大总结。操纵子的发现则揭示了核酸与蛋白质的关系，也表明机体与环境的关系，同时也为解决发育与分化问题提供了线索。70年代以后，随着分子生物学的进一步发展，基因工程应运而生。利用基因重组技术，可依照人们的意愿、目的，定向地改造生物种的遗传特性