理论教育 人类六万年:探寻基因中的人类历史

人类六万年:探寻基因中的人类历史

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:基因与DNA,现在似乎已经成为同义词,其实并不一样。DNA—基因构成的大型分子结构叫作染色体,DNA结构蕴藏着基因的信息。19世纪的中期,基因和DNA几乎被同时发现。两个伟大的先驱,基因的发现者格雷戈尔·孟德尔和DNA的发现者弗里德里希·米歇尔都默默无闻地死去了。但是,生物—遗传—基因—DNA科学的道路仍然崎岖坎坷。这种物质是DNA的构成单元。最后,米歇尔不得不全部放弃了DNA的研究。当时,大部分人认为DNA是不稳定的。

人类六万年:探寻基因中的人类历史

中世纪,“先成者说”(preformationist theory)认为,人类本来就在卵子里。如果“先成者”存在于母体里,那么,母亲的母亲的母亲的……母亲的体内,就应该有一个孩子的胚胎。这个理论有些像俄罗斯的套娃,它的真实含义是人类是在不断的退化过程中,所以这个理论被抛弃了。

精源论(spermists theory)和卵源说(ovism)更加糟糕。

按照《圣经》的创世逻辑和理论,上帝应该在创世的第六天,把所有人类的精子都塞进了亚当的身体里,包括亚当的孩子的孩子的孩子的孩子……的精子。这显然是不可能的。同样道理,夏娃被塞进无数世代的无数卵子当然更是不可能的。

科学家们相信,是某种化学物质参与了所有的遗传和进化。

基因与DNA,现在似乎已经成为同义词,其实并不一样。DNA是化学名词,基因是遗传学概念。DNA—基因构成的大型分子结构叫作染色体,DNA结构蕴藏着基因的信息。

19世纪的中期,基因和DNA几乎被同时发现。两个伟大的先驱,基因的发现者格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)和DNA的发现者弗里德里希·米歇尔(Friedrich Miescher)都默默无闻地死去了。

格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)

弗里德里希·米歇尔(Friedrich Miescher)

1884年1月,孟德尔去世的那个冬天非常寒冷。修道院里修士们腾空了孟德尔的办公室,无情地烧毁了他的所有文件和院子里的实验设施。当时谁也不承认孟德尔的基因研究,没有任何亲友认领孟德尔的遗物,虽然后来作为遗传学之父的孟德尔成为这座修道院的无价之宝。

1884年,同一个寒冷的冬天,瑞士的米歇尔正在他的修道院地下室里进行三文鱼的实验。他的面前,放着他多年来从三文鱼的精液里提炼出来的一大堆黏糊糊的东西。他沉迷于这些实验,当年他的朋友们把他强行从这个地下实验室拖出来、前去参加他自己的婚礼。正是从这些黏糊糊的东西里,米歇尔提炼出了DNA。

孟德尔和米歇尔所在的修道院,距离大约600千米。但是,几乎整整一个世纪,没有任何人把基因和DNA联系在一起。

米歇尔的父亲是一位著名妇产科医生,因为米歇尔的耳朵不好,人们建议这个孩子从事化学研究。1868年,米歇尔进入生物化学家费利克斯·霍普-赛勒(Felix Hoppe-Seyler)的实验室。现代人无法想象,这个实验室竟然在一座古城堡地下室的王室洗衣房和厨房里。米歇尔做事非常专心致志,他取出德国伤兵伤口里的脓,在其白细胞细胞核里,发现了一种化学物质。他用猪胃里提炼出来的酸溶解了细胞膜,分离出灰色的糊状物。但是他无法分辨这到底是什么东西?这种物质不是蛋白,因为和蛋白完全不同,这种物质在盐水、醋酸稀盐酸里都无法溶解。他把这种物质命名为核酸(nuclein),后来学术界称其为DNA。

1869年,霍普-赛勒认为米歇尔的实验搞错了,要求他一步一步地再次重复这项实验,否则不允许他发表这项实验的结果。

1871年,又经过两年实验,米歇尔发表了他的论文。这篇论文,使米歇尔成为DNA的发现者。

1871年,同一年,达尔文的第二本巨著《人的由来》也发表了。

达尔文、孟德尔、米歇尔等遗传—基因—人类科学的先驱探索科学领域的时代,正是人类文明发生重大转折的时代,三场伟大的战争几乎同时在欧洲、亚洲、美洲进行:

1861—1865年:美国南北战争,双方动员军队超过300万。此战后美国成为真正统一的国家。

1868—1871年:日本明治维新德川幕府退位,天皇从京都迁都东京,经两次全国性血腥内战“废藩置县”(300多藩主被废,改为70余县)后,日本成为统一国家。(www.daowen.com)

1864—1871年:德国统一战争,俾斯麦三战三捷,先后击败丹麦、奥地利和法国,1871年,德国成为统一国家。

19世纪结束时,英美法德日五大强国完成工业化,科学技术高速发展。但是,生物—遗传—基因—DNA科学的道路仍然崎岖坎坷。

1869年,25岁的弗雷德里希·米歇尔(Friedrich-Mies cher,1844—1895)在德国图宾根(Tubingen)一座古代城堡的地下室的简陋实验室里发现了核酸(Nucleic acid)。这种物质是DNA的构成单元。同一时期,孟德尔发现了基因

此后,米歇尔经历了一段不成功的教学生涯,因为“(学生)难以理解”和“性格焦躁”,米歇尔不得不离开教室,再次回到实验室。这一次,他的研究对象不再是伤兵的脓,而是三文鱼的精液,因为米歇尔发现三文鱼的精液几乎全部是DNA。他每年秋天和冬天都在莱茵河里捕捞三文鱼。他努力捍卫DNA的声誉,他的预算有限,他不被理解,他的努力也付诸东流——他无法回答这种神秘的DNA到底是什么?他也不知道这种物质如何影响了遗传?瑞士政府也不支持他。最后,米歇尔不得不全部放弃了DNA的研究。当时,大部分人依然相信是蛋白质决定了遗传。

当时,大部分人认为DNA是不稳定的。所以,甚至米歇尔自己也开始研究蛋白的氨基酸如何影响遗传。最后,顽强的米歇尔发现,蛋白的氨基酸无法解释遗传,于是他再次转回DNA。不幸的是,他的身体越来越糟糕,1895年,米歇尔因为肺炎而撒手人寰。

孟德尔的遗传学研究更不顺利。他选择豌豆的原因之一是实验简单,昆虫和风都不会帮助豌豆授粉。孟德尔认认真真地记录每一天的温度和气压,以及各种豌豆实验数据,最后他的豌豆遗传实验几乎变成了一批统计学表格的综合。

1865年,孟德尔在一次会议上宣读了他的遗传学论文。史料记载,所有听众都认为这是一场数学计算演示,会议上没有出现讨论,甚至没有人提出任何问题。

1866年,孟德尔书面发表了他的结果。仍然是一片寂静,没有人回应。

1868年,孟德尔被选为修道院的院长之后,他一方面管理修道院,一方面仍然顽强地继续着他的实验。他过去每天抽20支雪茄,最后发展到最多一天抽120支雪茄。他晚年的一位来访者回忆,孟德尔曾经带着他参观修道院的花园和果树,但是看到豌豆的实验田的时候,孟德尔赶紧转移话题,甚至显得局促不安。来访者问他为什么种植豌豆?孟德尔回答说:“这只是一个小游戏,故事很长,长得一时难以讲清楚。”更加麻烦的是,孟德尔为了教会的利益与政府进行了长期的抗争,一位律师感叹地写道:“孟德尔的身边‘充满了敌人、叛徒和告密者’。”四面受敌,身体日渐衰弱的孟德尔担心自己被活着烧掉,所以坚持死后进行尸体解剖。

1884年,心脏和肾脏都失去功能的孟德尔最终死去了,修道院烧毁了孟德尔留下的一切,以维护修道院的名誉,豌豆实验也成为他的陪葬品。

孟德尔死后35年里,先后11位科学家(大部分不是农业科学家)分别表示,他们不认可孟德尔的遗传理论。这些科学家再次埋葬了孟德尔。

孟德尔曾经跟他的一位同事说过:“我的时代终究会来到。”1900年,3位生物学家几乎同时发现孟德尔是正确的。这3位科学家各自发表的论文印证了孟德尔的研究,他们不约而同地复活了这位捷克的修道士和他的基因理论。

但是,“基因”到底在哪里?仍然是一个谜。

胡戈·德弗里斯(Hugo de Vries,1848—1935),荷兰植物学家和生物学家,1901年发现突变(Mutation)并提倡突变理论

埃里克·冯·切尔马克(Erich von Tschermak,1871—1962),奥地利农学家

卡尔·埃里克·科伦斯(Carl Erich Correns,1864—1933),德国植物学家和遗传学家

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