遗传与变异

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遗传与变异

在生物的繁殖过程中有一个引人注目的现象，即同种生物世代之间性状上的相对稳定。种瓜得瓜，种豆得豆。这就是生物的遗传。在生物的繁殖过程中还有另一个引人注目的现象，即同种生物世代之间或同代不同个体之间的性状不会完全相同。例如，同一个稻穗上的籽粒，长成的植株在性状上也有或多或少的差异；甚至一卵双生的兄弟也不可能一模一样，这种差异是表现，就是生物的变异。 遗传和变异是生命活动中的一对矛盾，既对立又统一。遗传是相对的、保守的；而变异则是绝对的、发展的。没有遗传，不可能保持物种的相对稳定；没有变异，不会产生新的性状，也就不可能有物种的进化和新品种的选育，不可能有今天这样一个丰富多彩、形形色色的生物界。可遗传变异使遗传有了新的内容，也使生物的漫长生命连续系统得以持续的发展、进化。

由于遗传物质的改变所引起的变异是遗传的；由于环境条件的改变所引起的变异，一般只表现于当代，不能遗传下去。也就是说，变异可分为两大类：遗传的变异和不遗传的变异。这里要强调指出，这两类变异的划分是相对的。因为在一定的环境条件下通过长期定向的影响和选择，由量变的积累可以转化为质变，不遗传的变异就有可能形成为遗传的变异。

生物体的任何性状都是在一定环境因素影响下发育的。性状的发育不能没有发育该性状的基因，也不能没有发育该性状的环境因素。如对野兔和家兔同样喂以具有黄色素的饲料，野兔因有一个能编码黄色素（来自饲料）分解酶的基因,所以野兔的皮下脂肪为白色;而许多家兔品系则只有不能编码这种酶的基因，于是饲料中的黄色素就贮存在皮下脂肪内，使皮下脂肪成为黄色。这里的环境因素完全相同，只是因为基因不同，而使发育的性状有异。倘若将饲料中的黄色素全部破坏，则家兔的皮下脂肪同野兔一样呈白色。如果再用有黄色素的饲料饲养该家兔，皮下脂肪就又是黄色的。这时家兔的基因没有变异，只是饲料条件改变了，表现的性状也就不同。所以生物体所发育的性状是遗传物质（基因）与环境条件共同作用的结果。由于环境条件不同而引起的变异一般是不能遗传的（不遗传变异），因为它未涉及基因结构的改变。微效多基因控制的数量性状（见数量性状遗传）的发育，对环境条件的变化比较敏感，因而更容易出现不遗传的变异。人工选择时要善于区别遗传变异和不遗传变异。

生物的亲代与子代之间相似和不相似的现象。生物与非生物的本质区别之一在于生物体能进行自我复制，从而构成生命的连续系统。遗传就是子代在这个连续系统中重复亲代的特性和特征（性状）的现象，其实质则是由于亲代所产生的配子，带给子代按亲代性状进行发育的遗传物质──基因。相同的基因规定着生物体发育相同的性状，于是表现为遗传，体现了生物界的稳定性。但这种稳定性是相对的，因为基因在世代延绵的长期发展过程中，难免会在此时或彼时发生结构的改变。结构改变了的基因使生物体发育不同于改变前的性状，于是出现了变异（可遗传变异）。可遗传变异使遗传有了新的内容，也使生物的漫长生命连续系统得以持续的发展、进化。没有遗传，不可能保持性状和物种的相对稳定性；没有变异，不会产生新的性状，也就不可能有物种的进化和新品种的选育。

遗传，一般是指亲代的性状又在下代表现的现象。但在遗传学上，指遗传物质从上代传给后代的现象。例如，父亲是色盲，女儿视觉正常，但她由父亲得到色盲基因，并有一半机会将此基因传给他的孩子，使显现色盲性状。故从性状来


看，父亲有色盲性状，而女儿没有，但从基因的连续性来看，代代相传，因而认为色盲是遗传的。遗传对于优生优育是非常重要的因素之一。

生物突变可分为基因突变与染色体畸变。基因突变是指染色体某一位点上发生的改变，又称点突变。发生在生殖细胞中的基因突变所产生的子代将出现遗传性改变。发生在体细胞的基因突变，只在体细胞上发生效应，而在有性生殖的有机体中不会造成遗传后果。染色体畸变包括染色体数目的变化和染色体结构的改变，前者的后果是形成多倍体，后者有缺失、重复、倒立和易位等方式。突变在自然状态下可以产生，也可以人为地实现。前者称为自发突变，后者称为诱发突变。自发突变通常频率很低，每10万个或 1亿个生殖细胞在每一世代才发生一次基因突变。诱发突变是指用诱变剂所产生的人工突变。诱发突变实验始于1927年，美国遗传学家H.J.马勒用X射线处理果蝇精子，获得比自发突变高9～15倍的突变率。此后，除 X射线外，γ射线、中子流及其他高能射线，5-嗅尿嘧啶、2-氨基嘌呤、亚硝酸等化学物质，以及超高温、超低温，都可被用作诱变剂，以提高突变率。

突变的分子基础是核酸分子的变化。基因突变只是一对或几对碱基发生变化。其形式有碱基对的置换，如DNA 分子中A-T碱基对变为T-A碱基对；另一种形式是移码突变。由于 DNA分子中一个或少数几个核苷酸的增加或缺失，使突变之后的全部遗传密码发生位移，变为不是原有的密码子，结果改变了基因的信息成分，最终影响到有机体的表现型。同样，染色体畸变也在分子水平上得到说明。自发突变频率低的原因是由于生物机体内存在比较完善的修复系统。修复系统有多种形式，如光修复、切补修复、重组修复以及 SOS修复等。修复是有条件的，同时也并非每个机体都存在这些修复系统。修复系统的存在有利于保持遗传物质的稳定性，提高信息传递的精确度。

基因重组也是变异的一个重要来源。G.J.孟德尔的遗传定律重新被发现之后，人们逐步认识到二倍体生物体型变异很大一部分来源于遗传因子的重组。以后对噬菌体与原核生物的大量研究表明，重组也是原核生物变异的一个重要来源。其方式有细胞接合、转化、转导及溶原转变等。它们的共同特点是受体细胞通过特定的过程将供体细胞的 DNA片段整合到自己的基因组上，从而获得供体细胞的部分遗传特性。20世纪70年代以来，借助于 DNA重组即遗传工程技术，可以用人工方法有计划地把人们所需要的某一供体生物的 DNA取出，在离体条件下切割后，并入载体 DNA分子，然后导入受体细胞，使来自供体的 DNA在其中正常复制与表达，从而获得具有新遗传特性的个体。

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