种瓜为啥得不了豆?遗传的秘密就在这里!科普中国网-科普融合创作 2016-12-27 |
出品:科普中国
制作:王迪
监制:中国科学院计算机网络信息中心
我们总听说过这样的俗语:“种瓜得瓜,种豆得豆”,“龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子会打洞”,为什么种瓜得不了豆,龙生不了凤呢?这就跟生物学上的遗传有关系。就我们每个人来说,或许你继承了父亲挺拔的身材,或许和母亲一样有温柔的性格,虽然有这些相似,但又是绝对不同的个体,即使是最相像的双胞胎也有细微的差别,这些相似与不同又是从何而来呢?
生物学上来说,这些都是由我们的遗传物质决定,而遗传物质绝大部分是指DNA,当我们还是受精卵的那一刻起,DNA就已经决定了我们的一生——长相、性格、肤色、高矮胖瘦甚至是疾病。总的来说,DNA是所有生物体遗传信息的载体,决定了所有生物生老病死的所有生命现象的基本元素。那么,DNA到底是什么?它又是如何决定和调控我们的生命的呢?
细胞中的DNA一般以一条形状类似于“双股麻绳”或者“麻花”的长DNA链的形式存在,这条长链的基本单位是脱氧核糖核苷酸,一种细胞中的生物大分子,核苷酸由含氮碱基、戊糖、磷酸组成,其中碱基分为四种,分别为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T),每个核苷酸只含有这四种碱基中的一种,于是就有四种不同的核苷酸,这些相同或不同的核苷酸相互连接,形成一条核苷酸链,类似于拧麻绳用的其中一条“单股麻绳”,然后两条核苷酸链相互反应互相连接缠绕在一起,也就是两支麻绳互相螺旋缠绕,形成了一根麻绳,也就是双螺旋结构。
虽然显微镜下用肉眼并不能直接观察到核苷酸或DNA,但每一个细胞中含有数十亿个核苷酸,因此每个细胞中的DNA长度能长达两米。日本杂学研究会的一项研究表明,一个人体内的所有DNA连接起来长达120兆米,也就是12000亿千米,海王星到太阳的距离的266倍。这么长的DNA链是如何携带信息,调控细胞的生长发育的呢?
DNA链上核苷酸的排列顺序携带着遗传信息,每3个特定的脱氧核苷酸的排列顺序代表了一个“密码”,这可以理解为谍战电视剧中类似的密码破译情节,1代表a,2代表b等等,然后可以根据这些规律翻译出完整的句子,传递出信息。DNA也是如此,每三个碱基可以组成一个遗传的“密码”,根据已经破译出的密码,科学家们已经能够全部理解DNA链告诉我们的信息,例如某个位置的“TTCAATGGTCTG”包含三个“密码”,翻译过来为“XYZ”,而我们的细胞能准确的知道“XYZ”的意义并根据这个信息作出相应的行动,通过一系列反应,最后的结果决定眼睛颜色为黑色,而在另一个人的DNA链同一个位置却是“AACCCTGATGCA”,不同的顺序翻译出不同的密码,传递出不同的信息,最后眼睛则是蓝色。DNA链上不同位置的序列决定生长发育过程中不同的方面,这一段DNA序列决定了眼睛的颜色,另一段决定身高,下一段决定性格等等。一个DNA上的碱基多达几百万,所以每个DNA就是一个巨大的遗传密码本,里面所藏的遗传信息浩如烟海,这才能决定了各种生物的各个方面。
DNA越相似证明遗传上关系越相近,DNA的不同则导致了方方面面的差异。
父母与后代的相似性是如何产生的呢?无论是什么生物,大象或蚂蚁,最开始都来自于受精卵这一个细胞,这个细胞由母亲的卵细胞与父亲的精细胞融合而来,这两个细胞中分别携带有亲代的DNA,精细胞与卵细胞相互融合,遗传信息也相互融合,受精卵进一步发育成生物个体,遗传信息也由此传递到了子代。这就可以解释我们是如何继承了父母不同的各种特点。同时,我们又为什么会出现与父母都不相同的特点呢?这是因为DNA从父母传递到子代的过程中,并不是完全相同的,DNA信息在一代又一代的传递过程中不可避免的产生突变,A变成C,T变成G等等,某些外界环境的影响下也会提高突变的概率,例如我们都知道的吸烟、辐射等等,这些变化决定了人与人,生物与生物之间的区别。
DNA上承载着我们从父母那里继承而来的遗传信息,在生长发育过程中一点一点发生改变,造就了每一个独特的个体,而我们的这些信息又会传递给我们的后代,这就是遗传的意义。
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责任编辑:李阳阳
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