生物遺傳

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俗話說「龍生龍,鳳生鳳,老鼠的兒子會打洞」,可見在古代,人們就有著這樣的遺傳觀念。然而,最早以科學方法研究遺傳現象的是「遺傳學之父」-格雷格‧孟德爾。他從豌豆實驗中,首先提出了遺傳因子的概念,了解到成對的遺傳因子能夠控制性狀的表現,並歸納出分離律及自由配合律,對後世的遺傳學發展有開啟的作用。

 

  • 分離律(孟德爾第一定律):孟德爾認為遺傳因子在一般生物細胞中是成對存在的,並一起控制著生物的外表性狀。而當生物要產生生殖細胞時,成對的遺傳因子會發生分離,分別進入不同的生殖細胞中。
  • 自由配合律(孟德爾第二定律):在實驗的觀察下,孟德爾發現兩種遺傳因子的分離之間不會有影響,單一對遺傳因子依然會遵從分離律,且成對的因子在分離後會進行自由配對。
分離律與自由配合律

而人類擁有23對(46條)染色體,其中22對為體染色體,一對為性染色體。兩性擁有不同的性染色體,XX者為女性,XY者為男性;就型態上而言,Y染色體要比X染色體來的小。當人類的生殖細胞經過減數分裂產生了精子或卵子,精子及卵子只會得到原有染色體數目的一半(即23條染色體)。若精卵相遇形成受精卵後,又會恢復為原來的46條染色體,因此,在後來複製分裂的細胞中,都會有來自父方及母方的遺傳基因。

遺傳學上的偉大貢獻-孟德爾

遺傳學上的偉大貢獻-孟德爾

奧地利修道士格雷格‧孟德爾從1855年開始進行豌豆實驗,他利用雜交實驗來探索生物的遺傳規律。花了兩年的時間,從34個豌豆品系中從挑選出22個純種品系,在品系間進一步挑選出7對具有明顯差異性狀的品種,分別是這7對相對性狀:種子形狀、種子色彩、種皮色彩、豆莢形狀、豆莢色彩、花的位置、莖的高度,然後再一對一對地進行雜交和後代分析工作。結果發現每對雜交的第一子代都表現顯性性狀,但第一子代自花授粉後產生的第二子代就發生了顯性性狀與隱性性狀的分離,而且顯性型式數目與隱性型式數目都接近3:1。

孟德爾根據研究成果提出「遺傳因子」這個概念,並推論遺傳因子在生物的體細胞中是成對存在的,而當體細胞形成生殖細胞時,成對的遺傳因子會發生分離,分別進入不同的生殖細胞中,這就是遺傳分離規律或孟德爾第一定律。孟德爾所說的遺傳因子具有獨立性,不同的遺傳因子在細胞中並不相互融合,形成生殖細胞時成對的遺傳因子會相互分離,是孟德爾在科學思想史上的一項重大貢獻。

 

孟德爾進一步研究兩對相對性狀的遺傳表現,具有兩對不同相對性狀的親代豌豆雜交所得的第一子代,兩對相對性狀都只表現顯性性狀,但在第一子代自交配後所得的第二子代中,則出現了4種不同型式,其中兩種是兩個親代分別具有的性狀組合,還出現了不同於親代的兩種重新組合。孟德爾由此推論,體細胞在形成生殖細胞時,不同對的遺傳因子會自由組合。這就是我們今天所說的遺傳的自由組合規律或孟德爾第二定律。

 

起初孟德爾的實驗並不受到人們重視,但在他過世後,科學家才驀然發現,他們所支持的遺傳物質學說恰與孟德爾的遺傳原理相符。因此,為紀念了孟德爾,便尊稱他為「遺傳學之父」。

發現基因聯鎖-摩根

1906年美國遺傳學家摩根發現許多基因是一起遺傳的,進而聯想到也許基因在染色體上是彼此相連的,因此很多基因存在於同一條染色體上,稱為基因聯鎖(linkage)。雖然許多基因會同時遺傳,但有些基因就是比較容易連在一起,於是他推論在染色體上彼此距離較遠的基因,比較不可能一起遺傳。這就合理地解釋了生物性狀的聯鎖遺傳現象。在生殖細胞形成過程中細胞中配對的染色體之間發生片段的交換,使後代出現少量不同親代的聯鎖類型。如今根據染色體上基因相對距離的想法,製作了染色體上基因之間位置關係及其距離的“基因聯鎖圖”。