變異

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可遺傳變異

變異是指生物體子代親代之間的差異,子代個體之間的差異的現象。生物有機體的屬性之一。變異分兩大類,即可遺傳變異與不可遺傳變異?,F代遺傳學表明,不可遺傳變異與進化無關,與進化有關的是可遺傳變異,前者是由于環境變化而造成,不會遺傳給后代,如由于水肥不足而造成的植株瘦弱矮??;后一變異是由于遺傳物質的改變所致,其方式有突變(包括基因突變染色體變異)與基因重組。

同種生物世代之間或同代生物不同個體之間在形態特征、生理特征等方面所表現的差異?! ?

生物突變

可分為基因突變與染色體畸變?;蛲蛔兪侵溉旧w某一位點上發生的改變,又稱點突變。發生在生殖細胞中的基因突變所產生的子代將出現遺傳性改變。發生在體細胞的基因突變,只在體細胞上發生效應,而在有性生殖的有機體中不會造成遺傳后果。染色體畸變包括染色體數目的變化和染色體結構的改變,前者的后果是形成多倍體,后者有缺失、重復、倒立和易位等方式。突變在自然狀態下可以產生,也可以人為地實現。前者稱為自發突變,后者稱為誘發突變。自發突變通常頻率很低,每10萬個或 1億個堿基在每一世代才發生一次基因突變。誘發突變是指用誘變劑所產生的人工突變。誘發突變實驗始于1927年,美國遺傳學家H.J.馬勒用X射線處理果蠅精子,獲得比自發突變高9~15倍的突變率。此后,除 X射線外,γ射線、中子流及其他高能射線,5-嗅尿嘧啶、2-氨基嘌呤、亞硝酸等化學物質,以及超高溫、超低溫,都可被用作誘變劑,以提高突變率。

人類第五號染色體短臂缺失會引發貓叫綜合征

突變的分子基礎是核酸分子的變化?;蛲蛔冎皇且粚驇讓A基發生變化。其形式有堿基對的置換,如DNA 分子中A-T堿基對變為T-A堿基對;另一種形式是移碼突變。由于 DNA分子中一個或少數幾個核苷酸的增加或缺失,使突變之后的全部遺傳密碼發生位移,變為不是原有的密碼子,結果改變了基因的信息成分,最終影響到有機體的表現型。同樣,染色體畸變也在分子水平上得到說明。自發突變頻率低的原因是由于生物機體內存在比較完善的修復系統。修復系統有多種形式,如光修復、切補修復、重組修復以及 SOS修復等。修復是有條件的,同時也并非每個機體都存在這些修復系統。修復系統的存在有利于保持遺傳物質的穩定性,提高信息傳遞的精確度?! ?

基因重組

基因

重組也是變異的一個重要來源。G.J.孟德爾的遺傳定律重新被發現之后,人們逐步認識到二倍體生物體型變異很大一部分來源于遺傳因子的重組。以后對噬菌體原核生物的大量研究表明,重組也是原核生物變異的一個重要來源。其方式有細胞接合、轉化、轉導溶原轉變等。它們的共同特點是受體細胞通過特定的過程將供體細胞的 DNA片段整合到自己的基因組上,從而獲得供體細胞的部分遺傳特性。20世紀70年代以來,借助于 DNA重組即遺傳工程技術,可以用人工方法有計劃地把人們所需要的某一供體生物的 DNA取出,在離體條件下切割后,并入載體 DNA分子,然后導入受體細胞,使來自供體的 DNA在其中正常復制與表達,從而獲得具有新遺傳特性的個體?! ?

對變異認識的歷史考察

人類今天對生物變異現象及其內在機制的認識,是長期發展的結果。生物機體存在變異,在中國先秦

絢麗多姿的金魚正是變異的成果

時期的典籍中就有不少記載?!肚f子》一書中曾提到“種有幾”。北魏時期的賈思勰觀察到栽培中的大蒜蕪菁的變異,但原因不明。他說:“大蒜瓣變小,蕪菁根變大,二事相反,其理難明”(《齊民要術.種蒜》)。明朝的張謙德在其《朱砂魚譜》中不僅看到家養金魚的大量變異,而且提出一套通過人工選擇培育新品種的方法,即:“蓄類貴廣,而選擇貴精”,日積月累,“自然奇品悉備”。這些都是零星的觀察。

19世紀英國生物學家C.R.達爾文系統地考察過生物的變異,指出變異是生物普遍存在的共同特征。他對變異的類型、變異的規律以及變異與進化的關系都有系統的論述。但由于受當時自然科學條件的限制,他并未了解變異的具體原因。他自己也承認對每一對每一特殊變異的原因是茫然無知的。20世紀以來遺傳學的發展,才使人們對變異有了更深刻的理解?! ?

哲學意義

人類對生物變異的認識史,也是人類干預自然、改變自然的歷史。遺傳工程技術的興起,使人類擁有改造自然的新手段,開創了直接操作遺傳物質、改造舊生物和創造新生物的時代,從而使定向改造生物成為現實。分子生物學表明,堿基對變化所引起的突變是隨機的、偶然的,突變的結果與突變的原因之間不相對應。有人由此作出哲學結論說,進化的根基是純粹偶然的??茖W發展證明,進化是一個復雜的過程。它不僅在不同的環境下以不同的方式發生,而且是多層次結構下各種規律相互作用的結果。突變只為進化提供基礎,點突變的隨機性是否與整個系統相協調,還得由生物機體的調節裝置加以檢驗,而且“熱點”的存在也表明突變不完全是隨機的。突變型發生后進入群體,又受到群體生理規律的制約,在生態范圍內最后由自然選擇決定取舍。經過這種多層次的相互制約,不確定的偶然變異便納入一定方向。這一過程體現著偶然性與必然性的辯證法?! ?