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被孟德尔豌豆实验推翻的融合遗传理论

DNA

DNA是包含4种碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)的一种生物分子。

根据我们目前对基因的理解,被称作DNA的分子负责为所有有机生命提供遗传机制。大体上来说,DNA是由基因组成的,这些基因包含可以编码蛋白质信息的编码区,以及一些非编码区域。从生物学角度来说,DNA位于染色体上,每个有性繁殖的生物都有两套染色体,一套来自母亲(雌性),一套来自父亲(雄性)。因此,每个生物体都有两套基因,其中每个基因的两份拷贝可能相同,也可能略有不同。染色体上的一个特定位置可能会有不同形式的基因存在,这些不同形式的基因被称为等位基因(alleles)。

现代遗传学理论的创始人是一位看似不可能的“探险家”:19世纪一位名叫格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)的教士。他进行了一系列看似简单的实验,将成千上万株只产生绿色种子和只产生黄色种子的植物进行了杂交。出乎意料的是,第一代子代只有黄色种子。但下一代,黄色种子和绿色种子的比例为3∶1。从这些令人费解的结果中,孟德尔得出了一种颗粒遗传理论。与融合遗传理论截然相反,孟德尔的理论指出,基因 是各自独立的实体,不仅会在个体发育过程中得以保留,还能原封不动地传递给下一代。孟德尔进一步指出,每个子代都从父母那里继承了这样一个基因,一个特征可能不会在一个子代中表现出来,但仍然可以传递给下一代。这些推断就像孟德尔的实验本身一样,堪称卓越。在人类进入农业社会的近一万年中,没有人得到类似的结论。孟德尔的成果一举推翻了融合遗传理论,因为在第一代子代中,所有种子都不是父母的平均状态。

通过一个简单的例子,我们可以更清楚地说明孟德尔遗传理论和融合遗传理论在自然选择方面的主要差异。尽管融合遗传理论从未使用过“基因”这一概念,但我们仍然可以使用这种语言,同时保留融合过程的本质。

天才的谬误 融合遗传理论与孟德尔遗传理论

假设有种生物,携带 A 基因的是黑色,携带 a 基因的是白色。我们从一黑一白两个个体开始,每个个体都有两个相应基因的副本(见图2-1)。

图2-1 融合遗传理论与孟德尔遗传理论

如果不存在其中一个基因比另一个强势的情况,那么无论是融合遗传理论还是孟德尔遗传理论,这对配偶的子代都会是灰色的,因为它们将拥有基因组合或基因型 Aa 。但是,二者的关键区别是:在融合遗传理论中,基因 A a 会在物理上融合在一起,创造出一种新型的基因,使其携带者呈现灰色。我们可以称这种新基因为 A (1) ;在孟德尔遗传理论中不会出现这种融合,每个基因都将保持其独立的特征。如图2-1所示,在融合遗传理论下,第二代子代都是灰色的,而在孟德尔遗传理论下,它们可能是黑色( AA )、白色( aa )或灰色( Aa )。换句话说,孟德尔遗传理论会将极端的基因类型从一代传到下一代,从而有效地维持遗传变异。反观融合遗传理论,这种变异将不可避免地会丧失,因为所有极端的类型都会经融合形成中间型,逐渐稀释直至消失。正如詹金的正确发现,下面这个高度简化的例子将清楚地说明,融合遗传理论的这一特点对达尔文自然选择理论的影响是灾难性的。

假设我们从一个有10个个体的种群开始,其中9个个体具有基因组合 aa ,因此是白色的,而另外1个个体则由于某种突变而拥有基因组合 Aa ,导致它呈灰色。假设黑色在生存和繁衍方面有优势,即使是略微深的颜色也比纯白要好,随着颜色深度的降低,优势也逐渐变小。图2-2展示了在融合遗传理论下这个种群的进化过程。

图2-2 融合遗传理论下种群的进化

在第一代中, A 基因与 a 基因的融合会产生新的 A (1) 基因。当 A (1) 基因与 aa 基因交配时,将产生 A (1) a 基因,再次融合会产生 A (2) 基因,使携带者颜色更浅、优势更小。你会发现,经过 n 代之后,最可能出现的情况是种群全部转变为 A (n) A (n) 基因组合,而此时它们的体色只比原始的白色略深一点点。尤其是,黑色在第一代之后就已绝迹,因为它的基因已被融合,不复存在了。

但根据孟德尔遗传理论(见图2-3),因为 A 基因是从一代传到下一代的,所以最终两个拥有 Aa 基因的个体会交配并产生黑色的 AA 品种。如果黑色在这个生存环境中具有优势,那么随着时间的推移,自然选择最终会将整个种群都变成黑色的。

图2-3 孟德尔遗传理论下种群的进化

结论很简单:达尔文的自然选择进化论需要孟德尔遗传理论的支持才能真正起作用。然而,在基因尚未被发现的年代,达尔文该如何应对詹金的批评? o/iTWw8U3JUzQEz8XFRPl5KQPOUhpyBAZ9QW9OAyjWfBD4rPobUrq89Hf2WrwEKf

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