Question

生物的显隐性遗传

Answer 1

      （FBI warning：some thing in ths article is not real)

    长久以来，生物的遗传，便一直是整个生物生命学科中最最重要也最最令人百思不得其解的部分。为什么小小的一个卵子一个精子，就可以通过复制自身复制成一整个生命体？为什么同样是人的眼睛，却有的人是双眼皮，有的人是单眼皮？生物的遗传，到底是如何运作的呢？

      毫无疑问，这个问题极其难回答，以至于近代之前根本没有任何人有一丝一毫的思路。甚至因为当时的基督教，大家都认为，自己的后代长什么样，拥有怎样的遗传，那纯粹是看上帝怎么想了，如果上帝觉得这孩子原罪不大，那就给个好容貌好天资，反之，就长成著名歌剧《巴黎圣母院里》的卡西莫多那样子也是正常。直到近代工业革命的开始，达尔文发布了演化论，几位生物学家发现了生物体繁殖的物质的储存物体染色体，以及染色体内部的遗传信息基本单位DNA和能够真正影响生物体的性状的DNA片段基因，甚至之后更进一步，探索出生物繁殖的根本规律：每一个生物体内其实都有两套能够表达性状的基因，而在繁殖后代时，生物体的母本和父本会分别将体内的两套基因选取一套，再将分离出来的基因进行重组，重新组合成两套基因整个探究才逐渐露出了一点点的马脚：由于已经知道基因真正影响了生物体的性状，所以我们只需要弄清楚两套睛的作用分别是什么，并观察相同有物种有亲戚关系的生命体之间的性状的差异，就可以从其中看到基因的差异和变化了。

      可千万不要觉得观察相同的有亲缘关系物种的性状差异就很容易。因为地球上的任何生命体除了最最低等的生物之外的可变性太大了，以至于很难从两个有着亲近的亲缘关系中的生物体之中找到类似规律进而推理出遗传的奥秘。至于那些最最低等的生物，可变现倒是不多，每一个个体之间到都可以找到很多共同点。但人家的繁殖就是复制前一代的所有遗传物质，长成前一代的样子。根本就没什么探索的必要，也对理解与我们自身关系紧密的复杂生物遗传没什么帮助。总而言之，如果想真正通过归纳和实验来判断遗传的奥秘，就必须找到一种结构足够复杂，可变性足够的大，但是在具体某种相对性状上的差异却足够明显的生物体。（相对性状就是指同一物种在同一性状上的不同表现，就比如说以上所说的人的眼睛有的是单眼皮有的是双眼皮，那么单眼皮和双眼皮就是一对关于眼睛的相对性状）

        还别说，现实生活中是真的有这种生命体的，那——就是既复杂，又由于独特的基本上不自主运动的“躺着吃饭”生活策略，稍微有一点差异就能被人发现的植物了。特别是豆科类的植物，不仅随处可见，而且还有一种拥有非常明显的差异的豌豆变种矮豌豆：一般来说，豌豆能够长到1米到1.5米左右的身高，但这种矮豌豆却只能长到20到30厘米高，两者之差实在是一目了然，用这种植物来做实验也是情理之中了。（关键是，这两种在相对性状上有所不同的豌豆还采用自花授粉的方式，因此不用担心做实验的物种本身参杂着其他不同的遗传性状。）

      事实也的确如此，在达尔文公布进化论之前的十几年前，就有一位被誉为史上最孤独的天才的生物学家做了这个实验，这个生物学家也就是在如今大名鼎鼎，被誉为遗传学之父，但在当时直到死都没怎么出名的孟德尔。而他所做的实验，自然是同样称霸生物初二教科书的孟德尔豌豆实验了。

      在实验当中，孟德尔选取了一个性状表现为高豌豆的豌豆和一个性状表现为矮豌豆的豌豆，从性状看到本质，加上豌豆自花授粉基因不外流的特性，便可以保证这两种豌豆的基因都是纯正的。随后，他将两株豌豆相互杂交，并把得到了许多颗杂交豌豆种子全部种了下去。本来孟德尔推测，生物的遗传是母本和副本分别贡献一半的基因，所以这些杂交的豌豆应该一半长为高豌豆，一半长位矮豌豆，但实验的结果却极其出其不意，所有的豌豆竟然都为高豌豆！这可就很奇怪了啊？孟德尔不死心，于是继续将这些全部表现为高豌豆形状的豌豆继续杂交，得到了第二代培育，然而实验结果依然不符合他的预期：在第二次杂交的所有豌豆之中，约有75%是高豌豆，25%是矮豌豆。

      如果单单看两个实验结果之间的任意一个，恐怕依然推测不出任何东西。但如果联想起遗传学之间的联系性，将两个实验联合起来看，再根据一下一个生命体体内有两套基因的理论再想一下呢？孟德尔就是怎么尝试的（但那时他其实都不知道基因成双出现，甚至就不知道基因的存在，所以难度比我们现在要高出很多很多很多很多很多很多……这里为了文章的通顺性稍微改变了一下事实）他先假设了任意一个生物拥有两套基因，而在繁殖时，这两套基因会分别随机两两组队，组成四种可能性。再由于第一组实验到第二组实验中，明明高豌豆和矮豌豆的性状本应有50%的概率被遗传，却全部遗传了高豌豆的性状的实验结果，推测基因之间可能也有显性和隐性之分。就是说，同样两个基因也会有强大和不强大，而生物体只会选择强大的那个基因进行表现。

      这下子不得了了呀！凭藉着两个猜想，孟德尔再继续回顾了一下他的实验：根据假设，将表现高豌豆的基因猜想为显性基因D，表现矮豌豆的基因猜想为隐性基因d。两个基因在其中任意拥有一个显性基因的时候就会表示显性基因，所以矮豌豆的性状的基因组成肯定为两个隐性基因dd，而第一代实验中的高豌豆基因因为豌豆采用自花授粉的模式则也肯定为两个显性基因DD。

      拥有这两种基因的豌豆在第一次杂交当中分别分离自己两个基因组中的任意一个基因与另一个豌豆的基因相结合，利用最基本的数学排列组合，便能够计算出其结合出的基因无论如何都只能为Dd，这便是为什么孟德尔的第一代实验中的所有豌豆都表现为高豌豆性状

      接下来，两个同时拥有显性基因和隐性基因但是表现了显性基因的性状的豌豆继续杂交，既产生了有四种可能的基因组成：DD，Dd，Dd，dd。这四种中前三个的基因组因为都含有类起码一个显性基因，所以显示出了高豌豆性状，但最后一个基因组全都只有隐性基因，所以显示出了矮豌豆性状，所以孟德尔的第二代实验中只有25%的豌豆为矮豌豆，理论与现实相匹配，孟德尔的猜想大抵成功，只差最后的大数据证明。而这一点，后世的科学家早就根据多种遗传学实验成功做到了。

      这，即是根据几株不同的豌豆苗推测出的生物的显隐性遗传规律。原来，长期储存在我们身体里的两组基因，其实只有一半，正发挥着作用啊！