科普杂谈之八十四中心法则中遗传信息纵向传递的发现及其重要价值
(2019-09-13 18:49:12)科普杂谈之八十四
中心法则是1958年由英国杰出的科学家弗朗西斯·克里克首先提出来的。当年,克里克明确指出:中心法则应该包括以下三个方面的内容:(1)DNA是生物体上一切遗传信息的控制中心;(2)DNA能够通过自我复制将遗传信息一代一代地传递下去;(即遗传信息的纵向传递)(3)DNA还能通过将遗传信息转录成RNA及翻译成蛋白质等手段控制生物的具体性状。(即遗传信息的横向传递)。按理,中心法则完整的示意图应该是作出如下表示:
(自我复制)
下一代DNA
↓
但是,不知是什么原因,当年克里克在公布中心法则第一个示意图的时候,只对图中的遗传信息的横向传递规律作了详细的敍述,并特别说明,遗传信息只能按DNA→RNA→蛋白质方向单向传递而绝不可能逆转。而对遗传信息纵向传递的规律却只字未提,在图中对DNA的自我复制,也仅仅用一条弧线表示DNA又回到了原点(见中心法则的示意图)。因此,在尔后的很长时间里,大多数学者都误以为遗传信息的横向传递,就是中心法则的全部内容。
直到1959年e·佛里兹提出了基因突变学说之后,有一部分学者才意识到,当年弗朗西斯·克里克对中心法则的解释并不完整,它还应该包括DNA通过自我复制将遗传信息一代一代向下传递的内容。于是,这一部分科学家就致力于这一方面的研究,通过研究,科学家们发现,遗传信息的纵向传递,远比遗传信息的横向传递要复杂得多。
首先,遗传信息的纵向传递,并非所有的细胞都能参与的,而只有存在于生殖系统内的雌雄生殖细胞才能担此重任。而在体细胞分化成生殖细胞的过程中,需要经过DNA的解旋、复制、减数分裂等一系列极其复杂的变化,最终才能形成能够传递遗传信息的两性生殖细胞。
其次,雌雄的生殖细胞还需通过受精作用结合形成合子,才能正常发育成为新的个体。由于生殖细胞中的DNA是严格按照亲本的DNA作模板复制的,因此由两性生殖细胞结合成合子发育而成的新个体,也必然完全接受来自双亲的遗传信息,从而表现出与双亲完全相同的性状。
科学家还在研究过程中发现,在遗传信息传递的纵向传递过程中,有两处是特别重要的关键,其中最敏感的一步是生殖细胞中DNA复制的阶段。在这一阶段中,如果生物的生活环境出现的长期持续的变化,就有可能给DNA的复制造成影响,从而逐渐地形成了新的基因,这就是产生基因突变的原因。另一处是当雌雄配子相互结合成合子的时候,来自两个配子中的两条DNA将重新配对,在配对过程中,也可能由于某些基因的自由组合而形成了新的基因对,这就是产生基因重组的重要原因。科学家还注意到,无论是由于基因突变产生的新的基因或是由基因重组形成新的基因对,以及由它们控制的新的性状,都能随着新的遗传信息的纵向传递一代一代地遗传下去。
中心法则中遗传信息的纵向传递过程中的这些重要发现,不仅为产生基因突变和基因重组的原因作出了合理的解释,同时也为新的基因和新的基因对的来源提供了可靠的依据。更为重要的是,它为生物的后天获得性能够遗传提供了无可辩驳的证据。科学家的这些重要发现,大大地丰富了中心法则的内涵,它完全称得上是生物进化学说发展史上重要的里程碑。
遗憾的是,像这样一项重要的发现,竟然没有引起我国生物学界权威们的重视。他们依然把遗传信息的横向传递当作中心法则的全部内容,个别学者还仍然用中心法则来否定获得性遗传理论。(见新浪博客“获得性遗传的前世和今身”)。
直到2013年,我为了撰写《拉马克传略》,需要找一些遗传方面的资料时,才发现这项被埋没了多年的重要科研成果,我随即把它整理成题为“中心法则的发展历程简介”一文,附录在《拉马克传略》一书中。2017年,我又将《拉马克传略》在网上全文发表,于是,这项科研成果才得以和世人见面。
两年多来,我的这篇文章已经有1000余位学者的阅读和关注。从多数学者发表的文章可以看出,他们虽然还未对中心法则中遗传信息的纵向传递方面作出任何的表态,但绝大多数人已经承认,基因突变和基因重组是生物变异的主要来源,而且,他们也已经确认,由基因突变和基因重组所引起的后天获得性,肯定是可以遗传的。
我相信,随着科学的发展,将会有越来越多的人认识到,中心法则中遗传信息的纵向传递,在生物进化过程中的重要作用。