為什么基因不能為生物學(xué)家提供所有答案
人們普遍認(rèn)為,該基因是生命的基礎(chǔ) - 它的發(fā)現(xiàn)提供了有關(guān)所有生物如何受其父母遺傳的遺傳因素控制的信息。但科學(xué)家和哲學(xué)家們開(kāi)始懷疑該基因?qū)τ诶斫馍飳W(xué)的重要性。
盡管過(guò)了一個(gè)世紀(jì)是中央在向受試者,從未有過(guò)什么樣的一個(gè)普遍接受的,常量定義的基因?qū)嶋H上是。從一開(kāi)始,科學(xué)家就試圖將人類特征與基因聯(lián)系起來(lái),但在建立穩(wěn)定聯(lián)系方面取得的成功有限。
相反,我們對(duì)基因及其如何確定特征(包括遺傳性疾病)的理解一直在不斷變化。在我們的新書(shū)The Gene:From Genetics to Postgenomics中,我們回顧了這種不斷變化的遺傳學(xué)史。最近,已經(jīng)出現(xiàn)了允許快速且廉價(jià)地對(duì)全基因組進(jìn)行測(cè)序的技術(shù),以及隨著它們的進(jìn)化而對(duì)復(fù)雜生物分子系統(tǒng)的研究。
因此,基因的功能現(xiàn)在被理解為依賴于表觀遺傳和環(huán)境信號(hào)傳導(dǎo)的系統(tǒng)?;蚴欠癖患せ?或不激活)產(chǎn)生蛋白質(zhì)取決于它如何“包裝”到染色體中,以及有機(jī)體從環(huán)境中獲得的信息。
與20世紀(jì)早期基因發(fā)現(xiàn)相關(guān)的最重要的見(jiàn)解是基因運(yùn)作的順序并不反映人體(或植物或動(dòng)物)身體發(fā)育的順序。一個(gè)基因與一個(gè)物理特性無(wú)關(guān) - 許多基因控制著許多特征。同樣,單個(gè)性狀通常由數(shù)百個(gè)基因控制,形成復(fù)雜的相互作用網(wǎng)絡(luò)。
基因研究從一開(kāi)始就很復(fù)雜。經(jīng)過(guò)19世紀(jì)中期多年的詳細(xì)研究,奧地利僧侶格雷戈?duì)?middot;孟德?tīng)柕脑挤稍?900年由三位植物學(xué)家重新發(fā)現(xiàn),并且仍然在世界各地的學(xué)校和大學(xué)中教授,并未被真正地視為對(duì)現(xiàn)實(shí)的描述。早期遺傳學(xué)家。
相反,如果你越過(guò)純種生物體,知道發(fā)生了什么,只是作為將基因定位到染色體上的起點(diǎn)- 以及在日益復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)中研究它們之間的相互作用。
20世紀(jì)30年代和40年代,科學(xué)家們利用昆蟲(chóng),面包霉菌,細(xì)菌和病毒作為模式生物,開(kāi)始轉(zhuǎn)移基因,發(fā)現(xiàn)不同的反應(yīng)。一些科學(xué)家在20世紀(jì)30年代早期也使用輻射來(lái)測(cè)量它們的大小。
隨著隨后在1953年將DNA鑒定為遺傳物質(zhì),可以直接獲取和操縱遺傳密碼。然而,即使有了這一發(fā)現(xiàn),它也證明基因不是明確定義的DNA片段,可直接轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
基因可以由分布在基因組上并具有不同功能的單獨(dú)構(gòu)建塊組成。它們可以重疊并以各種方式讀取。反過(guò)來(lái),他們的產(chǎn)品可以切成碎片,然后以各種方式再次拼接在一起。所有這些活動(dòng)都依賴于各種信號(hào) - 來(lái)自細(xì)胞內(nèi),來(lái)自其他細(xì)胞或來(lái)自環(huán)境。
正是這些對(duì)遺傳機(jī)制的見(jiàn)解使得基因的單一嚴(yán)格定義變得不可能。相反,開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),其中基因被靈活定義,以跟蹤涉及生物體發(fā)育和進(jìn)化的過(guò)程。
基因變異
成為一個(gè)基因的內(nèi)容差別很大,就像生物學(xué)中的其他一切一樣,因?yàn)榛虿皇巧淖灾鲉挝唬亲陨淼倪M(jìn)化產(chǎn)物。
生物學(xué)家當(dāng)然會(huì)繼續(xù)談?wù)撐磥?lái)的基因。但基因?qū)⒉辉俦灰暈樯乃{(lán)圖,即使基因技術(shù)的技術(shù)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用表明了這一點(diǎn)。相反,它們?cè)絹?lái)越被視為生物體在適應(yīng)環(huán)境挑戰(zhàn)時(shí)所使用的眾多資源中的一種。
因此,為了解決醫(yī)療和環(huán)境問(wèn)題,科學(xué)家需要與計(jì)算機(jī)科學(xué)家,物理學(xué)家,生物化學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家一起成為更大,更大的團(tuán)隊(duì)的一部分。這項(xiàng)工作耗時(shí)且難以解釋。他們需要更清楚地向公眾展示,有時(shí)候研究是一種無(wú)法通往未來(lái)的明確道路。
了解基因的更多信息總會(huì)帶來(lái)驚喜。該基因的歷史曾被認(rèn)為是20世紀(jì)科學(xué)最大的勝利之一,它表明科學(xué)是多么混亂和不可預(yù)測(cè)。
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