現代遺傳學概論

蔣蘭蘭

摘 要 現代遺傳學在推動生命科學研究，促進植物生產以及提高人類醫學水平等諸多方面起著非常重要的作用。

關鍵詞 遺傳學 生命科學 植物生產 醫學水平

幾千年來，人類對生物及人類本身的生殖、變異、遺傳等現象的認識不斷深入和發展。人類從古代就注意到遺傳和變異的現象，并通過人工選擇獲得所需要的新品種。英國生物學家貝特森在遺傳學上引入了許多術語，創造了“遺傳學”這一概念。1906年，他在第三屆國際遺傳學會會議上第一次公開建議把這門新科學稱為“遺傳學”。

遺傳學作為生命科學的一個分支，涉及生物學三大基本問題（即生物遺傳變異問題、生物進化問題、生命起源問題），它正在成為生命科學中最富有綜合性的中心學科。

早在1958年，第十屆國際遺傳學大會曾指出，遺傳學的研究必須在生物結構的各個水平上進行，與此相應的分子生物學、細胞學、發育學、群體生理學等都是很重要的。遺傳學的功績在于它將所有這些生物學科聯系、統一了起來，也許遺傳學本身作為獨立的一門學科將不再存在。

遺傳學與農作物生產有著密切的聯系。我們可以運用遺傳學的基本規律來指導育種，可以采用多倍體育種法、人工誘變來創造新品種，可以利用雄性不育來擴大雜種優勢等等。

現代歷史上，世界各國都運用遺傳學通過育種措施來大幅度地提高糧食產量。最典型的成功例子就是墨西哥小麥。墨西哥原是個農業不發達國家，每年都需要進口大量小麥。1945年全國小麥平均畝產只有100斤。通過使用設立在墨西哥的國際小麥與玉米改良中心培育的一批高產、矮稈、抗病的小麥品種，到1976年，全國小麥平均畝產達到672斤。也就是說，在22年里，小麥單產提高了6.7倍。這樣，終于摘掉了小麥低產國的落后帽子，墨西哥終于一躍而成為小麥出口國。

應當指出，傳統的雜交育種法耗時較長，而且往往從父本獲得幾個優良性狀的同時，也帶來了父本的若干不良性狀。而在育種工作中采用遺傳工程新技術，就能克服上述缺點，達到定向改造生物遺傳性的目的。

遺傳學不僅在農業生產上發揮重要作用，而且在提高人類醫學水平上也起著舉足輕重的作用。

1921年，弗來明首先發現了青霉菌產生的一種殺菌物質——青霉素，可以用來治病。但是這種從自然界分離得到的菌株其青霉素含量很低，每毫升培養液只有10個單位。因此用它來生產的青霉素，售價昂貴，一般人根本用不起。后來，遺傳學家們相繼采用了X射線、紫外線、氮芥子氣等來誘導青霉菌發生染色體畸變與基因突變，然后不斷從中挑選出少量青霉菌含量較高的后代。這樣通過不斷篩選，青霉素的含量不斷增加。不久就提高到每毫升幾千單位，后來又提高到每毫升三、四萬單位。經過遺傳學家們的努力，青霉素的含量很快猛增了幾千倍。這在人類育種史上可以說是獨一無二的奇跡。采用類似方法，人們也使其他抗菌素，如土霉素、鏈霉素、卡那霉素等的產量提高了幾十倍、上百倍。由于大大降低了成本，終于使抗菌素成為了人們常用的廉價藥物，大大增強了人類抵御疾病的能力。

遺傳學在醫學上的另一個貢獻就是幫助人類認知和預防眾多遺傳病。優生學就是以遺傳學為基礎，在進化論的影響下產生的。達爾文很關心優生問題。他晚年深感與表姐結婚所帶來的不幸，在10個孩子中有3個夭折，7個雖然長大但都患有不同類型的疾病。1870年，達爾文給盧伯克爵士寫了一封信，建議在人口普查中插入一些項目，以確定近親通婚的有害后果。他說：“人們時常重復說，血族通婚會導致聾、啞、瞎等疾病，人們非常希望探究這一斷言的真實性。”通過不斷地進行遺傳學研究，科學家們發現遺傳病是由于染色體畸變或基因突變所引起的疾病。由染色體畸變造成的遺傳病有唐氏綜合征、貓叫綜合征、先天愚型等，由基因突變造成的遺傳病有血友病、色盲、黑尿病、白化病、鐮刀形細胞貧血癥等。

預防遺傳病的第一條措施就是防止近親結婚。近親結婚的后代中常常出現畸形或遺傳疾病。這是因為致病基因一般以隱性居多，而且總體基因頻率很低，約為0.01～0.001。但是在近親中帶有相同致病基因的概率卻很高。理論上，姑表（姨表）兄妹或堂兄妹攜帶相同致病基因的概率為1/8。因而在近親結婚后代中產生致病基因純合子的概率比一般群體高的多。另外，預防遺傳病還要進行產前預檢。

針對人類遺傳病不少是由于患者存在缺陷基因的情況，目前有人提出“基因療法”，即用健康人的基因來取代患者有缺陷的基因，或者對患者的基因分子缺陷進行矯正，以便根治這類遺傳病。看來這種設想是有可能實現的。有人發現，在乳頭瘤病毒中含有精氨酸分解酶基因。通過給高精氨酸血癥患者注射乳頭瘤病毒，結果使其血液中精氨酸含量下降了1/5。另外通過基因顯微外科注射術，采用直徑不足1微米的玻璃注射針，可以把一種生物的基因注入另一種生物細胞中去。當然“基因療法”目前還存在一定問題，例如隱性遺傳病好治，只要注入健康基因就行，而顯性遺傳病就不好對付了，因為人們難以除去患者細胞中的顯性致病基因。因此，要想實現“基因療法”根治遺傳病，還有待人們的努力。但可以預見的是：通過遺傳工程使人類擺脫遺傳病威脅的一天終將到來。

參考文獻：

[1]汪向明著.廣義遺傳學的探索[M].武漢大學出版社.

[2]戴朝曦著.遺傳學[M].高等教育出版社.

[3]舒惠國著.基因工程概論[M].中國人事出版社.

（作者單位：湖南科技經貿職業學院）