在整个20世纪中,“原子”、“字节”以及“基因”这三项极具颠覆性的科学概念得到迅猛发展,并且成功引领人类社会进入三个不同的历史阶段。这三项概念在结构上都有惊人的相似之处,其框架均由最基本的组织单元构成:例如原子是物质的最小单元,字节是数字信息的最小单元,而基因则是遗传与生物信息的最小单元。
《基因传:众生之源》这本书就讲述了基因的前世今生。
-1-基因的前世
“为什么龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子天生会打洞?”
“为什么孩子和父母长得一摸一样?”
早在年前的古希腊,这个问题也引起了大哲学家们的思考。
毕达哥拉斯的“预成论”
公元前年,著名科学家和神学家毕达哥拉斯,也就是毕达哥拉斯定理(勾股定理)的发现者,提出了“精源论”学说。它认为精液在体内四处流动吸收身体各部分的信息,然后进入女性体内。父亲通过精液提供了后代的信息,母亲只是提供了营养。这种理论盛行一时,在古希腊戏剧《复仇女神》中,俄瑞斯忒思谋杀了母亲,法庭却认为母亲只是提供了营养和哺育,是生命的孵化器而已。因此母子并没有血缘关系,俄瑞斯忒思并非罪不可恕。
亚里士多德的“无形的手”
年后,另一位哲学家大牛亚里士多德写了《动物志》这本书,他指出孩子也有母亲或祖母的特征,父亲母亲都参与了信息的传递。正是加入了母亲经血的材料,才能成长为孩子。信息+材料的推测已经非常接近现代遗传学的本质。
基督教的“缩微人”
之后的两千多年,随着基督教的兴起,人类出生和起源笼罩上了一层神秘面纱。大家相信,上帝在第六日用尘土造了亚当,用亚当的肋骨造了夏娃。而“缩微人”就存在于精子中,其外形就像一个体型微小但五脏俱全的胎儿,蜷缩在精子这个小包裹内。怀孕不过是父亲精子中的小人儿转移到母亲子宫的结果。我们每个人都是亚当的后代,新生命的形成正是亚当偷吃禁果犯罪时,因此我们一出生,就带着数千年的原罪。直到17世纪显微镜出现后,还有学者声称在人类精液中发现了大量漂浮的缩微人。
18世纪,以毕达哥拉斯理论为原型的“缩微人”预成论,和以亚里士多德信息论为原型的“无形的手”理论,成为了生物学家、哲学家、基督教学者之间激烈辩论的焦点。
基因的前世就是在人类这两千多年间的猜想和争吵中,开始逐渐显露出朦胧的身影。
-2-基因的诞生
达尔文探险
年底,达尔文从剑桥大学毕业,这位初出茅庐的新手坐上了“小猎犬号”去南美洲采集标本,这趟历时五年的艰苦远航竟然意外撩起了“基因”的神秘面纱。旅途中海岛上千差万别的物种看起来存在着千丝万缕的联系,就像一棵大树一样逐渐演化,并不像“神创论”所说全部由神创造。年达尔文出版了《物种起源》并瞬间售罄,生物学第一次与神学思想彻底分道扬镳。
孟德尔种豆
年,连续考取教师资格不中的孟德尔走上遗传学舞台。这位连植物学考试都没通过的修道院代课教师,对豌豆产生了兴趣。高茎豌豆与矮茎豌豆杂合会生成什么豌豆?高茎、矮茎还是不高不矮?就是这个简单的疑问开启了生物学的新篇章。孟德尔周而复始地播种、授粉、开花、采摘、剥壳、计数,他分析了2.8万株植物、4万朵鲜花以及近40万颗种子,第一次用数字和统计方法去研究生物学。年孟德尔发表了论文,阐述了等位基因、隐形性状分离的划时代观点,被誉为“遗传学之父”。基因的形象随之呼之欲出。
眼看着基因就要横空出世,孟德尔的论文却诡异沉寂了33年,直到年才被人重视重现。,“遗传学”名词正式出现。
摩尔根养苍蝇
摩尔根的兴趣是养苍蝇。年,他在装满腐烂水果的牛奶瓶里饲养了上千只蛆虫。实验室里挂满了熟透的香蕉,充满了发酵的味道,每当摩尔根挪动时,就会有成群的果蝇从桌子下面钻出来。通过研究果蝇的不同遗传性状,摩尔根发现基因彼此之间存在物理连接,推测染色体就像一条“细绳”,基因就是穿在上面的串珠。摩尔根不仅将基因连接在一起,他还将两门学科(细胞生物学与遗传学)结合起来。基因不再是一个“纯理论单位”,它是居住在某个特定部位的有形物质,并且以某种特殊的形式存在于细胞中。
格里菲斯培养细菌
年西班牙流感横扫欧洲导致了0万人死亡。科学家开始研究相关致病的细菌。格里菲斯把有毒死菌的碎片混进了无毒活菌,曾经无毒的细菌不知何故就“转化”成了有毒的细菌。格里菲斯就此发现传递生命信息的是某种化学物质,并不一定是活体。
通过-年期间的三十五年间不断研究,基因的身份——DNA开始显现。
-3-基因的今生
从年开始,基因的“成长”开始加速。
神奇的DNA双螺旋结构
年,多布然斯基公布了基因与物种表现关系的公式,即:基因型+环境+触发器+概率=表型,解决了达尔文提出的物种起源问题;年,富兰克林取得了DNA的电子照片,在此基础上,年,沃森和克里克发现DNA双螺旋结构以及碱基配对原则;年,帕迪、雅各布、莫诺联名发表发表《Pa-Ja-Mo》论文,发现基因的调控开关;,科学家们破解了碱基三联体密码机制,克里克提出DNA的“中心法则”,即:DNA—(转录)—RNA—(翻译)—蛋白质—(决定)—生物的功能和特性。
DNA双螺旋结构是一个标志,它与毕达哥拉斯三角形、拉斯科洞穴壁画、吉萨金字塔以及从外太空俯瞰人类居住的蓝色弹珠图像有异曲同工之妙,并且将永久铭刻在人类历史与记忆中。DNA双螺旋模型看上去就像是某个疯子发明的开瓶器,当然也可以将其比作一段精雕细刻的旋转楼梯,然而只有它才可以衔接人类的过去和未来。
人类遗传密码的破译
假如说20世纪早期遗传学领域的关键词是“遗传信息”,那么之后这个关键词就变成了“遗传密码”。人类对基因的研究开始转为遗传密码的破译。
全世界科学家们决定携手开启人类基因的图谱研究。年1月人类基因组计划正式启动。0年6月26日,美国总统克林顿携手科学家宣布完成了人类基因图谱。科学家们发现人体有23对染色体,共32亿个碱基对、2万多个基因。
虽然我们已经获得了完整的人类遗传图谱,可是如何进行破译、读取和理解仍是任重道远。
-4-基因的未来
传统的人类遗传学研究主要
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