第九章 生命之謎
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步步延續下來的。
二、遺傳和基因 生殖過程中最引人注目的特性是，來自雙親的兩個配子結合所産生的新生命不會長成其他任何一種生物，而必定會非常忠實（盡管未必非常精确）地長成其父母以及父母之父母的複制品。
事實上，我們可以确信，一對愛爾蘭塞特獵犬生出的小狗長不成大象或兔子的樣子，也長不成大象那麼大或兔子那麼小，而是會有四條腿、一條長尾巴，頭的兩側有雙耳和雙眼。
我們還可以較為肯定地說，它的耳朵會軟軟地下垂，長着金棕色的長毛，很可能喜歡捕獵。
此外，它有一些細節可以追溯到它的父母或更早的祖先，還會擁有一些自己的性狀。
一隻良種塞特獵犬所擁有的種種這些性狀，配子所由以構成的微觀物質是如何載有的呢？ 如前所述，每一個子代都是從父母那裡分别得到了正好半數的染色體。
顯然，某一物種的主要性狀一定包含在父母雙方的染色體中，因個體而異的次要性狀則可能隻來自于父母中的某一方。
雖然經過漫長的時間和許多個世代，各種動植物的基本性狀大都可能發生變化（物種的演化便是證據），但在有限的時間裡，人類隻能注意到次要性狀的較小變化。
研究這些性狀及其世代延續是新遺傳學的主要課題。
這門學科雖然尚處幼年，但已能講述關于生命最深層奧秘的激動人心的故事。
比如我們已經知道，與大多數生物學現象不同，遺傳法則擁有近乎數學式的簡單性，這暗示我們正在研究一種基本的生命現象。
舉例來說，大家都知道色盲是人的視力的一種缺陷。
最常見的色盲是無法區别紅和綠。
為了解釋色盲是怎麼回事，必須先知道我們為什麼能看到顔色，為此就必須研究視網膜的複雜結構和屬性，不同波長的光所引起的光化學反應，等等。
如果繼續追問色盲的遺傳，這個問題乍看起來似乎要比解釋色盲現象本身更為複雜。
然而，答案卻出乎預料地簡單。
由觀察事實可知：（1）男性色盲遠多于女性色盲；（2）色盲父親和&ldquo正常&rdquo母親的孩子不會是色盲；（3）&ldquo正常&rdquo父親和色盲母親的兒子是色盲，女兒則不是。
這些事實清楚地表明，色盲的遺傳與性有某種關系。
我們隻需假設，産生色盲是因為一條染色體有了缺陷，這種缺陷随着這條染色體代代相傳，這樣便能根據邏輯推理進一步假設：色盲緣于X性染色體中的缺陷。
有了這一假設，關于色盲的經驗規則就真相大白了。
大家還記得，雌性細胞有兩條X染色體，雄性細胞則隻有一條X染色體（另一條是Y染色體）。
如果男人的這條X染色體有色盲缺陷，則他就是色盲；而女人隻有當兩條X染色體都有色盲缺陷時才會成為色盲，因為隻需一條染色體便足以保證她的顔色知覺。
如果X染色體有這種色盲缺陷的概率為1/1000，那麼1000個男人當中就會有1個是色盲。
同樣，根據概率乘法定理（見第八章），女人的兩條X染色體都有色盲缺陷的先天概率為： ， 因此大約1000000個女人當中才可能發現一名色盲。
現在我們來考慮色盲丈夫和&ldquo正常&rdquo妻子的情況（圖96a）。
他們的兒子不會從父親那裡得到X染色體，而隻會從母親那裡得到一條&ldquo好的&rdquoX染色體，因此他不會成為色盲。
圖96 色盲的遺傳 另一方面，他們的女兒會從母親那裡得到一條&ldquo好的&rdquoX染色體，而從父親那裡得到一條&ldquo壞的&rdquoX染色體。
因此她不會是色盲，但她的孩子（兒子）可能是。
在&ldquo正常&rdquo丈夫和色盲妻子這種相反情況下（圖96b），他們的兒子一定是色盲，因為他唯一的X染色體來自母親；而他們的女兒将從父親那裡得到一條&ldquo好的&rdquoX染色體，從母親那裡得到一條&ldquo壞的&rdquoX染色體，因此不會是色盲。
但和之前的情況一樣，她的兒子可能是色盲。
是不是再簡單不過呢？！ 像色盲這樣需要一對染色體均起變化才能産生明顯效果的遺傳性狀被稱為&ldquo隐性遺傳&rdquo。
它們能以隐蔽的形式從祖父輩傳給孫輩。
由此會導緻一些悲慘事件，比如兩條漂亮的德國牧羊犬偶爾會生出一條完全不像德國牧羊犬的小狗。
與此相反的性狀是&ldquo顯性遺傳&rdquo，兩條染色體中隻要有一條起了變化就能被注意到。
這裡我們不再用遺傳學的實際材料，而是以一種假想的怪兔為例來說明。
這種怪兔天生就有一對米老鼠那樣的耳朵。
如果假定這種&ldquo米老鼠耳朵&rdquo是一種顯性遺傳性狀，即隻要一條染色體發生變化就能使兔子耳朵以這種（對兔子來說）丢臉的方式生長，我們就能預言兔子後代的耳朵會有圖97所示的樣子，當然前提是假定最初那隻怪兔及其後代都與正常的兔子交配。
在圖中，我們用一塊黑斑來标記那條導緻&ldquo米老鼠耳朵&rdquo的不正常的染色體。
圖97 除了顯性和隐性這兩種非此即彼的遺傳性狀，還有那些或可稱為&ldquo中立&rdquo的性狀。
假定花園中有一些開紅花和開白花的茉莉，那麼當紅花的花粉（植物的精細胞）被風或昆蟲帶到另一朵紅花的雌蕊上時，它們就與位于雌蕊基部的胚珠（植物的卵細胞）相結合，并發育成将來開紅花的種子。
同樣，如果是白花花粉給其他白花受精，那麼将來都會開出白花。
但若是白花花粉落到紅花上，或是紅花花粉落到白花上，由此産生的種子将會開出粉花。
但不難看出，粉花并不代表一種穩定的生物學品種。
如果在其内部進行繁育，那麼下一代将會有50%開粉花，25%開紅花，25%開白花。
如果假定花的紅色或白色由植物細胞中的一條染色體所攜帶，那麼就很容易給出解釋。
要想得到純色的花，這方面的兩條染色體必須相同。
如果一條是&ldquo紅的&rdquo，另一條是&ldquo白的&rdquo，其鬥争的結果就是開出粉花。
圖98是下一代茉莉花中&ldquo顔色染色體&rdquo的分布示意圖，從中可以看出前面提到的數值關系。
畫一幅與圖98類似的圖，我們很容易表明，白色茉莉與粉色茉莉的下一代中會有50%的粉花和50%的白花，但不會有紅花；同樣，紅色茉莉與粉色茉莉的下一代中會有50%的紅花和50%的粉花，但不會有白花。
這些便是遺傳定律，是19世紀的一位謙和的摩拉維亞派信徒孟德爾（GregorMendel）在布隆修道院種植豌豆時最先發現的。
圖98 到目前為止，我們一直在把子代繼承的各種性狀與它從雙親那裡獲得的不同染色體聯系起來。
但由于各種性狀多得數不清，而染色體的數目又很少（每一個蒼蠅細胞中有8條、人的細胞中有46條），我們不得不認為每條染色體都載有一長串性狀，可以設想這些性狀沿着細絲狀的染色體分布着。
事實上，隻要看看插圖5a所示的果蠅唾液腺的染色體，78就很難打消一種印象：承載着各種性狀的正是橫列在長長的染色體上的無數條暗帶。
其中一些控制着果蠅的顔色，另一些控制着果蠅翅膀的形狀，還有一些則決定着它有6條腿，大約1/4英寸長，總體看來像一隻果蠅，而不像蜈蚣或小雞。
事實上，遺傳學告訴我們，這種印象是非常正确的。
我們不僅能表明，染色體上這些微小的結構單元&mdash&mdash即所謂的&ldquo基因&rdquo&mdash&mdash本身攜帶着各種遺傳性狀，在很多情況下還能說出哪種基因攜帶着哪種性狀。
當然，即使放大到最大可能的倍數，所有基因看起來也非常相似，其功能差異一定深藏于分子結構内部的某個地方。
因此，隻有認真研究不同的遺傳性狀在某種動植物中是如何一代代傳承的，才能理解每個基因的&ldquo生活目的&rdquo。
我們已經看到，任何子代都是從父母那裡各自得到了一半染色體。
既然父母的染色體又是由相應祖父母染色體的各自一半混合而成的，我們也許會以為，子代從祖父母、外祖父母那裡隻是分别得到了一個人的遺傳信息。
但我們已經知道，事實并不一定如此，有時祖父母、外祖父母都把某些性狀傳給了自己的孫輩。
這是否意味着上述染色體傳遞規律是錯誤的呢？不，它沒有錯，隻是有些簡單了。
我們還必須考慮一個因素：當儲存起來的生殖細胞準備經過減數分裂過程而變成兩個配子時，成對的染色體往往會彼此纏結在一起，交換其組分。
圖99a和b便是這些交換過程的示意圖，它們導緻從父母那裡獲得的基因序列發生混合，從而造成混合遺傳。
在另一些情況下（圖99c），單條染色體可能繞成一個環，然後再以不同的方式斷開，從而改
二、遺傳和基因 生殖過程中最引人注目的特性是，來自雙親的兩個配子結合所産生的新生命不會長成其他任何一種生物，而必定會非常忠實（盡管未必非常精确）地長成其父母以及父母之父母的複制品。
事實上，我們可以确信，一對愛爾蘭塞特獵犬生出的小狗長不成大象或兔子的樣子，也長不成大象那麼大或兔子那麼小，而是會有四條腿、一條長尾巴，頭的兩側有雙耳和雙眼。
我們還可以較為肯定地說，它的耳朵會軟軟地下垂，長着金棕色的長毛，很可能喜歡捕獵。
此外，它有一些細節可以追溯到它的父母或更早的祖先，還會擁有一些自己的性狀。
一隻良種塞特獵犬所擁有的種種這些性狀，配子所由以構成的微觀物質是如何載有的呢？ 如前所述，每一個子代都是從父母那裡分别得到了正好半數的染色體。
顯然，某一物種的主要性狀一定包含在父母雙方的染色體中，因個體而異的次要性狀則可能隻來自于父母中的某一方。
雖然經過漫長的時間和許多個世代，各種動植物的基本性狀大都可能發生變化（物種的演化便是證據），但在有限的時間裡，人類隻能注意到次要性狀的較小變化。
研究這些性狀及其世代延續是新遺傳學的主要課題。
這門學科雖然尚處幼年，但已能講述關于生命最深層奧秘的激動人心的故事。
比如我們已經知道，與大多數生物學現象不同，遺傳法則擁有近乎數學式的簡單性，這暗示我們正在研究一種基本的生命現象。
舉例來說，大家都知道色盲是人的視力的一種缺陷。
最常見的色盲是無法區别紅和綠。
為了解釋色盲是怎麼回事，必須先知道我們為什麼能看到顔色，為此就必須研究視網膜的複雜結構和屬性，不同波長的光所引起的光化學反應，等等。
如果繼續追問色盲的遺傳，這個問題乍看起來似乎要比解釋色盲現象本身更為複雜。
然而，答案卻出乎預料地簡單。
由觀察事實可知：（1）男性色盲遠多于女性色盲；（2）色盲父親和&ldquo正常&rdquo母親的孩子不會是色盲；（3）&ldquo正常&rdquo父親和色盲母親的兒子是色盲，女兒則不是。
這些事實清楚地表明，色盲的遺傳與性有某種關系。
我們隻需假設，産生色盲是因為一條染色體有了缺陷，這種缺陷随着這條染色體代代相傳，這樣便能根據邏輯推理進一步假設：色盲緣于X性染色體中的缺陷。
有了這一假設，關于色盲的經驗規則就真相大白了。
大家還記得，雌性細胞有兩條X染色體，雄性細胞則隻有一條X染色體（另一條是Y染色體）。
如果男人的這條X染色體有色盲缺陷，則他就是色盲；而女人隻有當兩條X染色體都有色盲缺陷時才會成為色盲，因為隻需一條染色體便足以保證她的顔色知覺。
如果X染色體有這種色盲缺陷的概率為1/1000，那麼1000個男人當中就會有1個是色盲。
同樣，根據概率乘法定理（見第八章），女人的兩條X染色體都有色盲缺陷的先天概率為： ， 因此大約1000000個女人當中才可能發現一名色盲。
現在我們來考慮色盲丈夫和&ldquo正常&rdquo妻子的情況（圖96a）。
他們的兒子不會從父親那裡得到X染色體，而隻會從母親那裡得到一條&ldquo好的&rdquoX染色體，因此他不會成為色盲。
圖96 色盲的遺傳 另一方面，他們的女兒會從母親那裡得到一條&ldquo好的&rdquoX染色體，而從父親那裡得到一條&ldquo壞的&rdquoX染色體。
因此她不會是色盲，但她的孩子（兒子）可能是。
在&ldquo正常&rdquo丈夫和色盲妻子這種相反情況下（圖96b），他們的兒子一定是色盲，因為他唯一的X染色體來自母親；而他們的女兒将從父親那裡得到一條&ldquo好的&rdquoX染色體，從母親那裡得到一條&ldquo壞的&rdquoX染色體，因此不會是色盲。
但和之前的情況一樣，她的兒子可能是色盲。
是不是再簡單不過呢？！ 像色盲這樣需要一對染色體均起變化才能産生明顯效果的遺傳性狀被稱為&ldquo隐性遺傳&rdquo。
它們能以隐蔽的形式從祖父輩傳給孫輩。
由此會導緻一些悲慘事件，比如兩條漂亮的德國牧羊犬偶爾會生出一條完全不像德國牧羊犬的小狗。
與此相反的性狀是&ldquo顯性遺傳&rdquo，兩條染色體中隻要有一條起了變化就能被注意到。
這裡我們不再用遺傳學的實際材料，而是以一種假想的怪兔為例來說明。
這種怪兔天生就有一對米老鼠那樣的耳朵。
如果假定這種&ldquo米老鼠耳朵&rdquo是一種顯性遺傳性狀，即隻要一條染色體發生變化就能使兔子耳朵以這種（對兔子來說）丢臉的方式生長，我們就能預言兔子後代的耳朵會有圖97所示的樣子，當然前提是假定最初那隻怪兔及其後代都與正常的兔子交配。
在圖中，我們用一塊黑斑來标記那條導緻&ldquo米老鼠耳朵&rdquo的不正常的染色體。
圖97 除了顯性和隐性這兩種非此即彼的遺傳性狀，還有那些或可稱為&ldquo中立&rdquo的性狀。
假定花園中有一些開紅花和開白花的茉莉，那麼當紅花的花粉（植物的精細胞）被風或昆蟲帶到另一朵紅花的雌蕊上時，它們就與位于雌蕊基部的胚珠（植物的卵細胞）相結合，并發育成将來開紅花的種子。
同樣，如果是白花花粉給其他白花受精，那麼将來都會開出白花。
但若是白花花粉落到紅花上，或是紅花花粉落到白花上，由此産生的種子将會開出粉花。
但不難看出，粉花并不代表一種穩定的生物學品種。
如果在其内部進行繁育，那麼下一代将會有50%開粉花，25%開紅花，25%開白花。
如果假定花的紅色或白色由植物細胞中的一條染色體所攜帶，那麼就很容易給出解釋。
要想得到純色的花，這方面的兩條染色體必須相同。
如果一條是&ldquo紅的&rdquo，另一條是&ldquo白的&rdquo，其鬥争的結果就是開出粉花。
圖98是下一代茉莉花中&ldquo顔色染色體&rdquo的分布示意圖，從中可以看出前面提到的數值關系。
畫一幅與圖98類似的圖，我們很容易表明，白色茉莉與粉色茉莉的下一代中會有50%的粉花和50%的白花，但不會有紅花；同樣，紅色茉莉與粉色茉莉的下一代中會有50%的紅花和50%的粉花，但不會有白花。
這些便是遺傳定律，是19世紀的一位謙和的摩拉維亞派信徒孟德爾（GregorMendel）在布隆修道院種植豌豆時最先發現的。
圖98 到目前為止，我們一直在把子代繼承的各種性狀與它從雙親那裡獲得的不同染色體聯系起來。
但由于各種性狀多得數不清，而染色體的數目又很少（每一個蒼蠅細胞中有8條、人的細胞中有46條），我們不得不認為每條染色體都載有一長串性狀，可以設想這些性狀沿着細絲狀的染色體分布着。
事實上，隻要看看插圖5a所示的果蠅唾液腺的染色體，78就很難打消一種印象：承載着各種性狀的正是橫列在長長的染色體上的無數條暗帶。
其中一些控制着果蠅的顔色，另一些控制着果蠅翅膀的形狀，還有一些則決定着它有6條腿，大約1/4英寸長，總體看來像一隻果蠅，而不像蜈蚣或小雞。
事實上，遺傳學告訴我們，這種印象是非常正确的。
我們不僅能表明，染色體上這些微小的結構單元&mdash&mdash即所謂的&ldquo基因&rdquo&mdash&mdash本身攜帶着各種遺傳性狀，在很多情況下還能說出哪種基因攜帶着哪種性狀。
當然，即使放大到最大可能的倍數，所有基因看起來也非常相似，其功能差異一定深藏于分子結構内部的某個地方。
因此，隻有認真研究不同的遺傳性狀在某種動植物中是如何一代代傳承的，才能理解每個基因的&ldquo生活目的&rdquo。
我們已經看到，任何子代都是從父母那裡各自得到了一半染色體。
既然父母的染色體又是由相應祖父母染色體的各自一半混合而成的，我們也許會以為，子代從祖父母、外祖父母那裡隻是分别得到了一個人的遺傳信息。
但我們已經知道，事實并不一定如此，有時祖父母、外祖父母都把某些性狀傳給了自己的孫輩。
這是否意味着上述染色體傳遞規律是錯誤的呢？不，它沒有錯，隻是有些簡單了。
我們還必須考慮一個因素：當儲存起來的生殖細胞準備經過減數分裂過程而變成兩個配子時，成對的染色體往往會彼此纏結在一起，交換其組分。
圖99a和b便是這些交換過程的示意圖，它們導緻從父母那裡獲得的基因序列發生混合，從而造成混合遺傳。
在另一些情況下（圖99c），單條染色體可能繞成一個環，然後再以不同的方式斷開，從而改