繁殖遗传学--孟德尔定律

2008-10-05 12:12:55

生物特征的遗传是人类文明极早就观察到的一种生命现象。不论在东方或在西方的人类文明中,早就注意到生物的某些特征是可以在不同的世代间传递的, 比如说眼睛的大小,鼻子的高低等等。也就是因为人类观察到这种现象, 所以我们中国人的老祖宗说了: ‘龙生龙, 凤生凤, 老鼠的儿子天生会打洞’这句话。西方的人类文明中也早就有利用这种的遗传现象进行生物育种的工作的记载,更传说十九世纪这种人工育种工作在欧洲的流行还差一点就毁灭了一个大师的诞生,事情是发生在达尔文写物种原始的时候,当时英国的上层社会流行赛鸽的育种,所以当达尔文以赛鸽育种为例来说明在一生物族群中会有各种外表型的差异存在与生物外观特征可由人为的选择而在数代间就会发生明显变异的事实时,就被书商的编辑要求不如写一本育种的书就好了,因为市场大应该会比较好卖。如果此事成真,可以想见的是将对我们的人类文明会是一个多大的损失。但是,就算我们人类的老祖宗们早就发现了生物特征遗传的现象并能加以应用,老祖宗们却只知道其然而不知其所以然,就连达尔文在1859年提出演化论(物种源始)时,也仅知到在生物族群中是确有生物特征的变异存在的,且这些特征的差异是为生物演化的过程中天择的选择基础,但却不知为何会有这些变异,以及这些变异是如何在生物世代间传递表现的了。在这么混沌的时期,生物学家虽不能解释生物特征如何会在父母、子女之间传递,但他们也观察到子女的特征似乎是父母特征的混合的现象,比如眼睛像爸爸,鼻子像妈妈,而脸形呢?则又像爸来又像妈。这种事实的观察使得那个时代的生物学家提出了一个理论,这个理论就是混合理论(Blending theory)。 他们认为生物的特征是可以遗传的,但在亲子之间的关系就像是台湾流行的木瓜牛奶,木瓜与牛奶是由果汁机打碎后混成一气的,所以子女是又像爸来有像妈。 孟德尔除了用定量的数学观念来进行实验结果的检视是为其成功的主要原因外,另外一项使其成功的观察到遗传秘密的原因为,他使用了碗豆作为实验的生物材料。碗豆是一种雌雄同体的植物,他的花会将雌蕊与雄蕊完全包裹,所以碗豆为一种自花授粉(self- fertilization)的植物。因为其为一自花授粉的植物,所以是一种纯系的品种(pure breed)。以遗传学的术语来说就是,碗豆这种双套(diploid)的植物体内每一个成对的基因都是同基因型的(homozygous)。所以在这种个体中,其基因的组成是单纯而不变的,当然除了突变发生之外。所以当孟德尔以碗豆当成其实验材料时,因花的结构,可以以人为的操作完成杂交的授粉(cross-fertilization)工作,而不需担心非计划性授粉的发生;又因为其为纯系的植物,外表型(phenotype)就可以当成其基因型(genotype)来看。当然这些事情在孟德尔做实验的时代都不知道,而是后代的生物学家利用孟德尔的实验与结论从事更多的实验,对生物的遗传的情形了解更为透彻之后,才发现孟德尔虽然不幸的被科学界埋没了这么长的时间,但他仍是受幸运之神眷顾的。 孟德尔还有另外一个成功的要件,他选择每一次杂交实验只以一种外表型作为他实验结果观察的重点。这种只以一种遗传特征作为杂交标的的实验称为单一性状的杂交实验(monohybrid cross)。等他把一种外表型的结果给弄清楚了之后,他才对两两 外表型的遗传方式进行研究。两种遗传特征同时进行的杂交实验称为两种性状的杂交实验(dihybrid cross)。这种作法与以往的遗传观察不同,以前是全部的遗传外表特征都混在一起的观察法,眼睛像爸爸,鼻子像妈妈,脸型呢?也就是因为上述的这些原因,孟德尔成功的观察到了其他生物学家没有观察到的事实,至少比生物学的主流发展早了三十五年。 虽然人类有各种的先天限制使人类无法进行如其他生物般的人为杂交实验,以分析各种遗传特征在世代间的传递模式,但是人类遗传学家们想出了另外一种分析法-家谱分析法,人类遗传学就利用这种特别的分析法来追踪人类各种遗传特征在不同世代间的传递规则。人类遗传学家以拥有他们感兴趣的遗传特征的家族做为他们研究的对像,利用家谱的表现法来记录此种遗传特征在不同世代间的出现情形,由此观察此种令科学家感兴趣的生物特征是不是遗传性的生物特征,如果是遗传性的生物特征,则再由家谱的分析中找出此种生物特征在不同世代间的传递模式。这种研究法非常聪明,因为她利用人类已有的家庭架构来代替杂交实验的进行,并由家谱中所记录世代数目的增加来弥补人类家庭子代数目不足的缺憾。 下图就是一个典型的家谱分析所用的家谱记录图: 在其中○表示女性,□表示男性,●、■表示此拥有令遗传学家感兴趣的遗传特征的个体,I、II、III表不同的世代,I 为祖父母的一代,II为父母的一代,III为此家谱中的孙儿女的一代;横线表示的意义有二,当其连接一男性与一女性时表示此两个体为夫妇,另一种横线是连接同一父母所生的兄弟姊妹,如在第III代中的1、2、3、4的个体,他们都为由第II代1、2个体所生的子女。 在完成家谱的制作后,就可以进行此种特征是否为遗传性的分析工作。以上面的家谱为例,可以看出此特征为一种由外祖父遗传给外孙的一种遗传特征;由于第二代的女性都没有表现此特征,但在第三代中又出现,故第二代的2与4的个体应为此特征的决定性基因的携带者;又由于基因的携带者并没有表现此遗传特征,所以此遗传特征应为一隐性的遗传特征;再由于只有男性具有此种特征,所以此家谱所记录的遗传特征应为X染色体连锁的遗传特征。综合上述的分析,可以得到的结论为:此性状为X染色体连锁的隐性人类遗传性状。如果以基因型来表示,则家谱成员的个别基因型如下:   利用这种家谱分析的工作,人类遗传学家们建立了人类遗传学的基础,并且发现人类的遗传现象就如同地球上的其他生物物种一般是完全遵守孟德尔遗传定律的,可以用机率的概念来预估子代的基因型与其外表型出现机率的。这种分析也是家庭遗传谘商的基础。 鸽子也有因上数有下列几种方式识别 1.显性基因---特别像父鸽或母鸽的外在显性特征,羽色识别/体态识别/眼珠颜色等等 2.隐性基因--为父母鸽外在看不出,有可能需朔及高代或.......为外观所不能识别. 配对则有:1.选型配种---父母鸽之间无血系关系存在  2.远亲繁殖---此为最多人用地繁殖法 3.近亲繁殖--此风险大,将有可能产生不良基因发生,需谨慎汰选, 4.近亲繁殖后再以远亲繁殖--此产生显性基因机会大增,且具有杂种繁殖之优势.

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