薛定谔-生命是什么-第4部分

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　　交换打乱了这些规律和机遇。根据精心设计的广泛的繁育试验，仔细地记录后代特性的组成百分数，就可确定交换的几率。人们在作了统计分析后接受了所建议的工作假设，即位于同一条染色体上的两个特性之间的“连锁”被交换打断的次数愈少，则它们彼此靠得愈近。这是因为在它们之间形成交换点的机会少了，而位于染色体另一端上的特性，就会被每一次交换所分离（这个道理，同样适用于位于同一祖先的同源染色体上的特性的重新组合）。用这种方法，人们可以期望根据“连锁的统计”，画出每一条染色体的“特性图”。
　　
　　这种预期已完全得到证实。在经过充分试验的一些材料中（主要是果蝇，但不仅是果蝇），受试验的特性确实是分成了几个群，群与群之间没有连锁，几个群就象是几条不同的染色体（果蝇有四条染色体）。每个群内可以画出特性的直线图，这个图可以定量地说明该群内任何两个性状之间连锁的程度，所以这些特性无疑是定位的，而且是沿着一条直线定位的，就象所建议的棒状染色体。
　　
　　当然，这里描绘的遗传机制的图式还是相当空洞而平淡的，甚至是有点质朴的。因为我们并没有说出，我们通过一个特性究竟了解到了什么。把本质上是个统一“整体”的有机体模式，分割成个别的“特性”，这看来既是不妥当的，也是不可能的。现在，我们在任何具体事例中实际说明的是，一对祖先如在某个方面确实存在着差别（比如，一个是蓝眼睛，另一个是棕色眼睛），那么，他们的后代，不是继承这一个就是继承另一个。在染色体上我们所定位的就是这种差别的位置（专门术语称之为“位点”）。我认为，真正的基本概念是特性的差别，而不是特性本身，尽管这样的说法有着明显的语言上和逻辑上的矛盾。特性的差别实际上是不连续的，下一章谈突变的时候，会谈到这一点，我希望到那个时候，迄今所提到的枯燥乏味的图式将变得较有生气和丰富多彩。
　　

　　19。基因的最大体积
　　
　　我们刚才已经介绍了基因这个名词，把它作为一定的遗传特性的假定性的物质载体。现在要着重讲两点，这对我们的研究是有重大关系的。第一，是这种载体的体积，或者更确切地说，它的最大体积；换句话说，我们对它的定位可以达到多小的体积？第二，是从遗传模式的持久性推论得出的基因的不变性。
　　
　　关于体积，有两种完全不同的估计方法。一种是根据遗传学的证据（繁育试验），另一种是根据细胞学的证据（直接的显微镜观察）。第一种估计在原理上是很简单的。就是用上面讲过的方法，把某一条特定的染色体的各种不同的（宏观的）特性（就以果蝇为例）在染色体上定位以后，测量那条染色体的长度并除以特性的数目，在乘以染色体的横截面，就得出了我们所需要的估计数。当然，由于被我们算作是不同的特性，仅仅是被交换所偶然分离的那些特性，所以它们的（显微的或分子的）结构不会是一样的。另一方面，我们的估计数显然只能得出最大的体积，这是因为通过遗传学分析而分离出来的特性数目，将随研究工作的进行而不断增加的。
　　
　　另一种估计，尽管是根据显微镜的观察，实际上也远远不是直接的估计。果蝇的某些细胞（即它的唾腺细胞），由于某种原因是大大地增大了的，它们的染色体也是如此。在这些染色体上，你可以分辨出纤丝上的深色横纹的密集图案。C。D。达林顿曾经说过，这些横纹的数目（他当时说是2000个）虽然比较多，但大体上等于用繁育试验得出的、位于染色体上的基因数。他倾向于认为，这些横纹带是标明了实际的基因（或基因的分离）。在一个体积正常的细胞里测得的染色体长度，除以横纹的数目（2000），他发现一个基因的体积等于边长为300埃的一个立方体。考虑到估计是很粗糙的，我们可以认为这跟第一种方法算出的体积是差不多的。
　　

　　20。　很少的数量
　　
　　我想起了在下面要充分讨论的是统计物理学对于所有事实的关系——也许我应该说，是这些事实对于统计物理学应用于活细胞的关系。不过让我们注意到应该事实，即在液体或固体中，300埃大约只有100个或150个原子距离，所以，应该基因包含的原子，肯定不会超过一百万个或几百万个。要遗传一种遵循统计物理学的，而且也是遵循物理学的有秩序、有规律的行为，这个数目是太少了（是从根号n观点来看）。即使所有这些原子全都是起相同的作用，就象它们在气体中、或在一滴液体中那样，这个数目还是太小了。基因肯定不是一滴均匀的液体，它也许是一个大的蛋白质分子，分子中的每一个原子，每一个自由基，每一个杂合环都起着各自的作用，同任何一个相似的原子、自由基或环所起的作用，多少是有些不同的。总之，这是霍尔顿和达林顿这些遗传学权威的意见，我们马上就要引用十分接近于证明这种意见的遗传学试验。
　　

　　21。　不变性
　　
　　现在让我们转到第二个有重大关系的问题上：在遗传特性上我们碰到的不变性的程度有多大，由此，我们必须把什么东西作为携带它们的物质结构呢？
　　
　　回答这个问题是无需作专门研究的。就拿我们谈到了遗传特性这个事实来说，就已经表明我们是承认了不变性几乎是绝对的。我们千万不要忘记，父母传给子女的并不是这个或者那个特征，比如鹰沟鼻、短手指、患风湿症、血友病、二色眼的倾向等。我们可以很方便地选这些特征来研究遗传规律。可是，这种特征实际上是“表现型”的整个（四维的）模式，是个体的可见的、一目了然的性质，它们没有什么明显的改变而被复制了好几代，它们在几个世纪里是不变的——虽然不能说是几万年不变——在每次传递中，负载它们的是结合生成受精卵的两个细胞的物质结构。这真是个奇迹。只有一个奇迹更伟大；如果它同我们所说的奇迹是密切有关的话，那也是在不同水平上的奇迹。我指的是这个事实：我们的全部存在，完全是依靠这种奇迹的奇妙的相互作用，但我们是有能力去获得有关这种奇迹的许多知识的。把这种知识推进到几乎能完全了解第一个奇迹，我想这是可能的。第二个奇迹则可能是超越人类理解之上了。　

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　第三章　突变



　　变幻无常的现象徘徊着，你将定于永恒的思想。——歌德
　　

　　22。　“跃迁式”的突变——自然选择的工作基地
　　
　　刚才为论证基因结构的持久性而提出的一般事实，对我们来说也许是司空见惯的，显而易见的，或者可以认为是令人信服的。这里再一次证明了确如俗话说的例外证明法则。如果子女同父母之间的相似性没有什么例外的话，那么，我们不但会失去向我们揭示出详见的遗传机制的那些漂亮的试验，而且也就不存在通过自然选择和适者生存来形成物种的、自然界的规模无比宏大的试验。
　　
　　我把最后提到的这一个重要问题，作为介绍有关的一些事实的开端——很抱歉，我再声明一下，我不是个生物学家。
　　
　　今天我们已经明确地知道，达尔文是错误地把即使在最纯的群体里也会出现的细微的、连续的、偶然的变异，当作是自然选择的材料。因为已经证明，这些变异不是遗传的。这个事实很重要，值得作简要的说明。如果你拿来一捆纯种大麦，一个麦穗一个麦穗地测量它们的麦芒的长度，并根据统计数字作图，你将会得到一条钟状的曲线。换句话说，一定的中等长度占优势，以一定的概率向二个方向偏离。现在把一组麦芒明显超过平均长度的麦穗拿出来，麦穗的数目足够在地里播种并长出新的作物。对新长出的大麦作同样的统计时，我想，达尔文是会发现向右方移动的相应的曲线的。换句话说，他可以期待通过选择来增加麦芒的平均长度。如果用的是真正纯种繁育的大麦品系，就不会是这种情况。从选出来播种的大麦的后代那里得到的新的统计曲线，跟第一条曲线将是完全一样的，即使选麦芒特别短的麦穗作种子，也将是完全一样的。因为细微的、连续的变异不是遗传的，所以选择没有效果。它们显然不是以遗传物质的结构为基础的，而是偶然出现的。可是，在四十多年前，荷兰人德弗里斯发现，即使是完全纯种繁育的原种的后代里，也有极少数的个体，比如说几万分之二、三，出现了细微的但是“跃迁式”的变化。“跃迁式”，并不是说这个变化是相当大的，而是说这是一种不连续的变化，在未变和少许改变之间没有中间形式。德弗里斯称之为突变。重要的事实是不连续性。这使我想起了量子论物理学家——在两个相邻的能级之间不发生中间能量。打个比喻说，德弗里斯的突变论，不妨称为生物学的量子论。以后我们将会明白这可不是比喻。突变论实际上是由于基因分子中的量子跃迁所引起的。1902年，当德弗里斯第一次发表他的发现时，量子论的问世还不过二年时间。因此，要由另一代去发现它们之间的密切联系，是不足为怪的！
　　

　　23。　它们生育一模一样的后代，即它们是完全地遗传下来了
　　
　　突变同原始的、未变的特性一样，也是丝毫不爽地遗传下去的。比如，上面讲到的大麦的第一次收获中，会出现少量的麦穗的麦芒长度大大超过了变异范围，比如说是完全无芒。它们可以代表一种德弗里斯突变，并将生育出一模一样的后代，就是说，它们的所有后代全都是无芒的。
　　
　　因此，突变肯定是因此宝库中的一种变化，而且必须用遗传物质中的某些变化来说明它。实际上，向我们揭示了遗传机制的重要繁育试验，绝大多数就是按照一个预定的计划，把突变的（或者，在很多情况下是多突变的）个体同未突变的或不同突变的个体杂交，尔后仔细分析杂交后代。另一方面，由于突变繁育模样相同的后代，所以突变是达尔文描述的、通过不适者淘汰、最适者生存而产生物种的自然选择的合适材料。在达尔文的学说里，你恰恰必须用“突变”来代替他的“细微的偶然变异”（正如在量子论中用“量子跃迁”来代替“能量的连续转移”），如果我是正确地表述了大多数生物学家所持的观点，那么，达尔文学说的其他方面是不需要作什么修改的。
　　
　　24。　定位。隐性和显性
　　
　　现在我们再稍为教条式地对突变的一些其他的基本事实和概念作一番评论，而不是直接地说明它们是怎样一个接一个地来源于实验的证据。
　　
　　我们可以认为，一个确实观察到的突变，是一条染色体在一定区域内的一个变化所引起的。它确是如此。我们很肯定地知道这只是一条染色体里的一个变化，在同源染色体的对应的“位点”上并　没有发生变化，说明这一点是很重要的。当突变个体（通常称为“突变体”）同一个非突变个体杂交时，事实表明只有一条染色体受到影响。因为后代中正好有一半显现出突变体的性状，另一半则是正常的。那是可以预期的，是突变体减数分裂时两条染色体分离的结果。要知道，如果突变体的两条染色体都受到影响，那么，它的子女全都会得到同一种（混合的）遗传性，这是既不同于他们的父亲，也不同于他们的母亲的遗传性。
　　
　　可是，在这个领域里进行实验可不象我们刚才说的那么简单。它由于第二个重要事实，即由于突变经常是潜在的而变得复杂化了。这是什么意思呢？
　　
　　在突变体里，两份“遗传密码正本的副本”不再是完全一样了；不管怎样，在突变的地方是两个不同的“读本”或“译本”了。也许应该立即指出的是，有时会想到把原始的译本看作是“正统的”，把突变体译本看作是“异端的”，那是完全错误的。原则上，我们必须认为它们的存在是有同等权利的——因为正常的性状也是起源于突变的。
　　
　　一般说来，实际上发生的是，个体的“模式”不是仿效这个译本，便是仿效另一个译本，这些译本可以是正常的，也可以是突变的。被仿效的译本叫做显性，另一个则叫做隐性；换句话说，根据突变是否直接影响到模式的改变，称之为显性突变或隐性突变。
　　
　　隐性突变甚至比显性突变更频繁，而且是十分重要的，尽管一开始它一点也不表现出来。一定要在两条染色体上都出现了隐性突变才会影响到模式。当两个等同的隐性突变体相互杂交，或一个突变体自交时，就能产生这样的个体；这在雌雄同株的植物里是可能的，甚至是自发产生的。只要稍微注意一下就可看到，在这种情况下，后代中大约有四分之一是属于这种类型的，而且明显地表现出突变的模式。
　　

　　25。　介绍一些术语
　　
　　为了讲清楚问题，我想在这里解释一些术语。因为当我讲到“密码正本的译本”——原始的译本或突变体的译本时，已经用了“等为基因”这一术语了。在译本不同时，就那个位点而言，这个个体是杂合的。假如它们是等同的，例如非突变个体，则叫做纯合的。这样，只有当它是纯合的时候，一个隐性的等位基因才会影响到模式。可是一个显性的等位基因，不管它是纯合的，或者只是杂合的，都产生相同的模式。
　　
　　有色对于无色（或白色）来讲，往往是显性。比如，豌豆只有在它的两个有关的染色体里，存在着“负责白色的隐性等位基因”时，也就是在它是“对白色纯合的”时候，才会开白花；于是它将繁育同样的后代，它们的后