一、基因论的起源和发展
生物的遗传现象被人们认识很早,所谓“种豆得豆,种瓜得瓜”即为遗传。但遗传是怎么发生的,它的机理怎样,严格地说是19世纪以后的事。在此之前,许多人都力图阐明生物亲代和杂交子代的性状之间的遗传规律都未获得成功。直到1886年奥地利学者孟德尔根据他设计的豌豆杂交实验结果发表了《植物杂交试验》的论文,揭示了现在被称为孟德尔定律的遗传规律,才奠定了遗传学的基础。
孟德尔的贡献是超时代的。他应用定量方法把生物遗传规律阐述得极其透彻明了。与孟德尔同时代的一些生物学家对遗传现象的解释可以说都带有臆测性,无实验根据。例如1864年英国的达尔文称之为微芽;1884年瑞士植物学家C · W · 冯内格利称之为异胞质;1889年荷兰学者H · D · 费理斯称之为泛生子;1883年德国动物学家A · 魏斯曼称之为种质。尽管魏斯曼的种质学说明确指出生殖细胞的染色体就是种质,但与孟德尔相比,他的理论仍然有主观猜想。
孟德尔的论文发表之后,并未引起生物学界的重视,直到1900年才由德国植物遗传学家C · E · 科伦斯德、荷兰植物学家弗里斯、奥地利植物遗传学家E · 冯 · 切尔马克分别发现。他们的研究工作不仅证明植物的某些性状符合孟德尔遗传定律,而且建立了遗传学的一些基本概念。
1909年,丹麦植物生理学家和遗传学家W · L · 约翰逊称孟德尔式遗传中的遗传因子为基因,创造了等位基因、杂合本、纯合体等概念,并出版了《孟德尔的遗传原理》一书。这便是基因论的早期研究。
从1910年到现在遗传学的发展大致可以分为三个时期:细胞遗传学时期、微生物遗传学时期和分子遗传学时期。
细胞遗传学时期大致是1910~1940年,期间美国遗传学家和发育生物学家T · H · 摩尔根的研究工作最为突出,他在1910年发表了关于果蝇的性连锁遗传的论文,1926年他又出版了《基因论》,1932年美国细胞遗传学家C-D · 达灵顿发表了《细胞学的最新成就》,是这一时期最具代表性有两本著作。
微生物遗传学时期,大致是1941年到1960年。即从1941年比德尔和泰特姆发表关于链孢霉中的研究结果开始,经过德尔布鲁克等在噬菌体的开创性工作,到1960~1961年法国分子遗传学家F · 雅各布和J · 莫诺发表关于大肠杆菌的操纵子学说为止。这一时期一个显著特点就是用微生物作为研究材料,对基因的原初作用、精细结构、化学本质、突变机制以及细菌的基因重组等许多方面取得了比以往在高等动植物研究中难以取得的成就。从而丰富了遗传学的基础理论。
分子遗传学时期,从1953年美国生物学家T · D · 沃森和美国物理化学家F · H · C · 克里克提出的DNA双螺旋结构模型开始。他们的发现,被认为是分子遗传学的真正开端。在此之前,英国遗传学家O · T · 埃弗里等人首先在肺炎双球菌中证实了转化因子是DNA,从而阐明了遗传的物质基础。沃森和克里克的研究则是进一步对这个物质基础在分子水平上得到解释,遗传的密码就在DNA上。分子遗传学的一些基本概念都是在50年代后期和60年代前期形成的。如基因调控就是由法国遗传学家J · 莫诺和F · 雅各布在1960~1961年提出的。接着在1964年美国分子遗传学家C · 亚诺夫斯基和英国分子遗传学家S · 布伦纳等分别证实了基因的核苷酸顺序和它所编码的蛋白质分子的氨基酸顺序之间存在着排列上的线性对应关系,从而证实了一个基因一种酶的假设。
从70年代开始,分子遗传学的进一步发展,诞生了基因重组技术,即生物基因工程。它开创了改造生物和创造生物的新时期。从基因工程为代表的生物工程,是现代高新技术领域中一项具有巨大经济效益的技术,生物产业也是颇有影响的支柱产业之一。
现在没有人怀疑生物技术在农业、医学、化工、环境以及其他诸多部门中所起的巨大作用。正因为如此,人们把21世纪称作生物工程世纪。这就意味着在下一个世纪,生物工程将会出现辉煌。
二、遗传学跨世纪的任务
遗传学,作为一门自然科学,它的发展离不开其他科学的进步,同样,遗传学的进步又促进了其他学科的发展。
现代科学技术的特点是 :科学技术的社会化,社会的科学化。人们对美国的阿波罗计划记忆犹新。当时,美国动用18万人,花费24亿美元,11年时间才完成。这是科学技术社会化的典型例子。在现代科学技术领域,任何重大项目的实施,靠个人都是无法实现的。在生物工程领域中的人体基因组计划,可以说是继阿波罗计划之后又一项庞大的科研计划,预计耗资30亿美元,15年时间,动员5000以上卓有成就的分子遗传学家进行人体基因的排序工作。这是科技社会化的又一明证。面对这一现实,对艾滋病、癌症以及遗传病的研究,无不带有社会性。因此,遗传学的发展,必须符合社会化的大趋势,才能取得一个又一个的突破。那种把研究看成个人的事,凭个人的爱好,是难以为继的。
自然科学与社会科学结成联盟,共同发展,是当代科学技术发展的第二个特点。这里就遗传学理论和实践看自然科学与社会科学联盟的必要性。
从这个图中可以看出遗传学不仅同生物学、医学、环境科学,同农林牧副渔有着密不可分的联系,而且同哲学、社会学、政治经济学有联系。谁都知道,现代农学,医学、环境科学的突破,差不多都与遗传学相关,没有基技术,就不可能有第二次绿色革命;没有遗传学发展,也不可能攻克癌症、艾滋病、遗传病;没有基因理论和实践,当然也无法最终治理环境。这种联系人们很好理解。但是,遗传学与哲学、社会科学之间的联系,要复杂些。然而,这种联系在马克思、恩格斯、列宁、斯大林以及毛泽东的著作里都可以找到,达尔文的进化论,施堡登、施旺的细胞学说被恩格斯认为是19世纪的三大发现之一,给予高度评价。进化论本身是由遗传学提供科学依据,现代分子进化理论,证明了达尔文进化论的正确性。
遗传学与哲学之间的关系,我认为毛泽东的《矛盾论》与《实践论》给遗传学提供了哲学依据,而遗传学又为两论提供了科学依据。生物的进化、生物的个体发育,都有内因和外因,基因是生物进化和个体发育的内因,而表现型则是内因+外因(环境条件)起作用的结果,毛主席曾说,内因是根据,外因是条件。外因通过内因起作用。他举例鸡蛋孵小鸡为证。没有一定的温度,鸡蛋不会孵出小鸡。而只有鸡蛋没有一定的温度,鸡蛋也不会孵出小鸡。但是,鸡蛋只能孵出小鸡,而不能孵出小鸭,这是鸡蛋里的基因所决定。在这里,遗传学与哲学之间的关系不是十分清楚了吗?
优生论,也是一门社会科学。我们说的计划生育,不仅有优生问题,也有优育问题。而优育可以说是典型的社会学,但又是遗传学。优生论是遗传学的原理,应用到人的特殊的社会生活中产生的。优育当然涉及到教育,有家庭教育、社会教育,尤其是学校教育,没有良好的教育,即使孩子天赋很好,也未必成为天才。
再举例法律来说,现代社会中子亲判定、侦破、性别鉴定等等,虽然是法官的事,但法官判决的依据在于遗传学提供的证据。
以上说明,遗传学与哲学和社会科学之间天然存在着密切联系。因此,遗传学也在与社会科学结成联盟时,得以迅速发展。
面对这个现实,遗传学的跨世纪任务,我认为有三条。
一是以基因工程为主导的生物技术将从潜在的经济效益走向显效,形成大规模的生物产业是本世纪末到下世纪初的必然趋势。因此,我们要特别做好生物技术产业化的开发和研究。尤其是选择符合我国国情的生物技术项目,进行积极的产业化工作,为我国国民经济服务,作出应有的贡献。
第二,由于生物技术打破了生物种间不能杂_天然屏障,为培育转基因动植物新品种以及工业微生物新品种提供了强有力的技术保证。一次新的绿&革命将临。生物技术还为最终攻克癌症、艾滋病和其他遗传病作出贡献。我们相信,生命科学、医学以及农业、环境保护在下一个世纪会取得实破。
第三,现代生物技术的突飞猛进,将会对人类的生活、生产带来巨大变革。遗传学在与社会科学之间互相渗透、互相交叉中迎接新的曙光、新的成就。