《基因传》(1)
一直想了解一些基因相关的知识,甚至几次想找学校的教材来看看,似乎都比较偏理论,唯恐看不懂。偶然发现《众病之王---癌症传》的作者悉达多·穆克吉写了该书的前传---《基因传》,虽然是部大块头,网上评价很不错,试着读读看。
《基因传》以作者自身的故事展开,一个有精神病史的家族,作者也在探寻家族以及自己的命运的真相,一种自己无法选择,可以被认知,但当前还无法改变的命运。
基因技术的发展大约经历了以下历程:
起点达尔文和孟德尔
忽略古典哲学上的人类来源的问题探究,“物竞天择,适者生存”,这句大家耳熟能详的达尔文进化论的名言,是人类了解自身从何而来的问题起点。与达尔文同时代的默默无闻的孟德尔,通过种植豌豆以及研究豌豆的代际形态,奠定基因研究的发端。
孟德尔的布道者贝特森
英国生物学家威廉.贝特森,第一次听说孟德尔的试验后,就折服于他的研究,并成为孟德尔定律的布道者。1905年命名新名词Genetics,遗传学,研究遗传于变异的规律的学科。
优生学的灾难
在人类还没有基本了解基因的基本形态、物理与化学结构等基本问题,却把这种肤浅的理解应用到了人类自身的改造上了。高尔顿,达尔文的表弟,在研究家谱以及一些人的测量统计数据后,提出了优生学:加速选择主动适应身体健康的对象,同时淘汰那些被动接受与体弱多病的同类。在欧洲掀起的这场运动,在美国得到了实际的应用,特别是一些所谓的“弱智”被送进收容所,被迫强制绝育。更可怕的是,所谓弱智等缺陷的判断演变成非常随意,酿造无数的悲剧。当然,在优生学的摇篮欧洲,德国打着优生学的“科学”幌子,制造了惨无人道的种族大灭绝。
摩尔根与果蝇
基因的在细胞内到底藏身何处?德国胚胎学家西奥多.波弗利提出基因存在于细胞核内的染色体上。波弗利的学生在黄粉虫虫身上证实了这一猜想:雄性黄粉虫是由Y染色体这种特殊因子决定,同时Y染色体只存在雄性胚胎中。托马斯.摩尔根推崇波弗利及其学生的工作,但是他希望对基因的形态进行具体的描述。于是,摩尔根在果蝇身上重复孟德尔的类似实验,发现了:
- 基因连锁定律:基因彼此之间存在物理连接,意义在于相同染色体上存在物理连接的基因将一起遗传。
- 基因互换:某些基因可以从伙伴基因解除连锁,并且从父本染色体交换到母本染色体,或者与之相反。比如出现罕见的蓝眼睛黑头发后代。
多布然斯基的基因表达
基因型 + 环境 + 触发器 + 概率 = 表型
解决了物种起源的问题!
穆勒的X射线与基因突变
穆勒用X射线照射过的雌雄果蝇,其子代出现了各种突变体!说明:基因是物质构成的;基因具有可以移动和传递的特点,并在能量的又带下发生改变。
纳粹优生学
纳粹清除与绝育“遗传病”人;大量双胞胎实验数据;意外贡献,欧洲大量的科学家移民美国,促使生命科学得到快速发展。
DNA结构
- 染色质由蛋白质和核酸两种化学物质组成
- 核酸由DNA和RNA(核糖核酸)组成
- DNA由四个碱基组成:AGCT
- RNA由ACGU组成
- 生物物理学兴起,双螺旋结构在晶体与X衍射实验下被发现建立,主要贡献者沃森,克里克,威尔金斯获得诺贝尔奖,女强人富兰克林37岁死于卵巢癌,英年早逝。
比德尔与塔特姆
基因通过编码信息来合成蛋白质,然后由蛋白质来实现生物体的形态或者功能
弗朗西斯.克里克 的中心法则
DAN经过转录形成RNA,然后RNA通过翻译合成蛋白质,并且最终由蛋白质构建结构并执行功能,从而让基因展现无穷无尽的生命里
基因调控、复制与重组导致基因多样性
- 基因调控:蛋白质控制基因的启动与终止的作用,它可以让细胞的遗传信息与原油拷贝基础上变得更加丰富多彩。
- 基因复制:聚合酶提供能量启动DNA复制(如果调节分子自身发生失控,没有任何手段能够阻止细胞的持续复制,癌就这样形成了)
- 基因重组:基因突变,包括DNA被化学物质或者X射线破坏,以及DNA复制时产生偶然错误;另外就是父本和母本DNA可以互换位置,产生杂合体。
基因的双螺旋结构充分展示了碱基配对的原则的重要性,这些互为镜像的化学物质使得基因可以根据正常拷贝进行重建,即基因修复。保证了遗传信息准确性与稳定性。
生命之源之人类胚胎发育
“母体效应”基因可以使早期胚胎按照化学梯度形成主轴(头尾轴,背腹轴,以及左右轴),接下来,某些功能基因启动胚胎分裂,形成大脑、脊髓、骨骼、皮肤、内脏等主要结构。最后,器官构建基因授权构造四肢、手指、眼睛、肾脏、肝脏、肺等器官、部位与结构
基因剪辑
1973年2月,博耶和科恩,用限制性酶切开两个细菌质粒,并且让两种质粒的遗传物质进行互换。然后通过连接酶将携带由杂交DNA的质粒紧密封闭起来,接着用改良版的转化反应将制备的嵌合体导入细菌细胞中。含有基因杂合体的细菌在培养皿上迅速繁殖,形成菌落!一个全新的世界诞生!
基因测序
DNA由四个碱基(ACGT),三个相连的碱基可以编码蛋白质中的某个氨基酸,即三联体。
桑格不断重复蛋白质的降解与氨基酸的鉴定,从而获得胰岛素的氨基酸链的组成,获得诺贝尔奖。
基因克隆
逆转录酶:使用RNA作为模版构建DNA的酶
克隆:在细胞内逆转录酶的协助下,每条RNA都可以作为模版来构建与之相应的基因,从而生物学家制作全部活跃基因的目录或者文库。免疫学家可以筛选出不同细胞中活跃与不活跃基因。只要基因被验明正身,就可以在细菌中成百万倍的进行扩增,然后对基因进行分离测序,并确定对应RNA与蛋白质序列,此外还可以确定调控区域的位置,也可以将发生突变的基因插入到不同细胞中,破译该基因的功能结构。通过这种技术,可以克隆细胞受体。
至此,基因克隆和测序奠定了基因技术的发展的基础。(到此,全书总结了1/2)