一生物遺傳奇而有序

春天來了，春色滿園，繁花似錦，姹紫嫣紅，彩蝶飛舞，使人目不暇接;世博來了，滿園春色，摩肩接踵，環(huán)肥燕瘦，令人心花怒放。這是一個充滿生機、充滿活力的世界，充滿生機的世界必定是有著無盡奧秘的多樣化的世界。

生物學(xué)告訴我們，人們所看到的多彩多樣的大千世界，從肉眼看不到的無處不在的細菌，到憨態(tài)可掬的大象，威武兇猛的獅子;從高達3000米雪線以上的雪蓮，到深至6000米以下火山口的微生物，在地球的任何地方，無論是在優(yōu)越還是艱難的條件下繁衍著的無數(shù)的生物，都不過是從星球大爆炸的那一瞬間——現(xiàn)代生命物質(zhì)元素誕生的那一刻開始，歷經(jīng)幾十億年時間的考驗，歷經(jīng)滄海桑田的環(huán)境變遷，經(jīng)過數(shù)不盡的自然淘汰與選擇，各自以自身獨特的遺傳方式傳宗接代，生生不息發(fā)展進化的結(jié)果而已。

據(jù)有關(guān)機構(gòu)估計，地球上的生物約有300萬至1000萬種以上，人類認識的，即至今有案可查的僅有150萬種。從中我們已知，盡管各種生物都產(chǎn)生于天地混沌之初，它們的復(fù)雜性遠遠超出現(xiàn)今人們的想象，我們的認知和技術(shù)手段目前還不可能全面掌握全部的生物規(guī)律，但生物世界從來都不是雜亂無章的，而是有著自己非常嚴謹?shù)闹刃虻摹囊蚜私獾牟糠稚锏那闆r中，中國古人在利用和改造大自然的生產(chǎn)、生活過程中，早已概括出了一些生物最為基本的規(guī)律特點，如種瓜得瓜，種豆得豆;一母生九子，九子各不同等等。前者說的是物種遺傳的規(guī)定性，后者講的是生物種在遺傳過程中的變異性。到了19世紀，科學(xué)的認識導(dǎo)致了生物圈之進化圖的產(chǎn)生，有了原核生物界(細菌、藍緑藻)、原生生物界(藻類、草履蟲、黏菌)、菌物界(香菇、蕈)、植物界、動物界群等分類標(biāo)準(zhǔn)。各個分類群之下又細分為界、門、綱、目、科、屬、種7個階元系統(tǒng)。這種階元分類說明了各分類群之間的親緣關(guān)系，越低階的分類群之間關(guān)系越近，同一屬下的兩個種之間的關(guān)系比同一科下的兩個屬更親。

順著進化圖，我們大致知道了生命開始于大海之中，靈長類有著共同的祖先，因此人類與猩猩、山魈、獼猴有著遠親關(guān)系，相揖別于46萬年前。

二奧秘全在排列中

生命世界是和諧的，因而是美麗的。生命世界到處充滿著對稱、簡約、有序和統(tǒng)一的美的現(xiàn)象，但天地間的美又是無窮無盡的多樣化的美，這一切都源于從微觀世界到宏觀世界都普遍存在的物理量的守恒定律。從守恒定律出發(fā)，人們科學(xué)地認識到，生命世界不僅存在著嚴格的秩序，而且生命秩序是以美的形式來展開的，可以用數(shù)學(xué)以定量的方式來描述與分析。

(一)生命世界統(tǒng)一于一種有機物

在細胞遺傳學(xué)誕生之前，很難想象千奇百怪、千變?nèi)f化、不斷進化、永無止境發(fā)展著的各種生物竟然是由同一種有機化合物質(zhì)形成的。這種神奇的物質(zhì)就是核酸(nucleic acid)。核酸是由數(shù)十至數(shù)十億個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成的一種生物大分子長鏈，形式上像不斷旋轉(zhuǎn)著的化學(xué)樓梯，核苷酸堿基對好像臺階，我們平時所稱的遺傳密碼指的就是這種臺階式的化學(xué)排列組合。根據(jù)組成成分的不同又可分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)兩大類。核酸的神奇在于它是生物界最為普遍的遺傳物質(zhì)，所有生物的遺傳方式可能不盡相同，但本質(zhì)上都是通過核酸內(nèi)部遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程實現(xiàn)的?？梢赃@么比喻，2010年中國藝術(shù)界生命科學(xué)的新聞是:章子怡成功“造人”了，劉嘉玲的生殖細胞化學(xué)反應(yīng)暫時沒實現(xiàn)。

(二)生命世界結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性

具體組成核酸的是4種核苷酸堿基化合物，即:腺嘌呤(A)對胸腺嘧啶(T);鳥嘌呤(G)對胞嘧啶(C)。新的細胞產(chǎn)生時，這4種核苷酸堿基化合物發(fā)生一系列的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯等生化反應(yīng)過程，由于堿基幾何形狀的限制，決定了A只能與T配對，G必然與C配對，好比撲克牌中的黑桃配梅花，紅桃配方塊，此天然的規(guī)則保證了“種瓜得瓜”傳宗接代的相對穩(wěn)定性。

任何生命體都是按照遺傳密碼遺傳的，遺傳密碼的編制方法是，在核酸長鏈中，每3個相聯(lián)的核苷酸堿基對組成一個遺傳密碼，稱為三聯(lián)體編碼法(明碼電報中由4個英文單字組成一個漢字密碼);若干個相關(guān)聯(lián)的遺傳密碼組成一特定段落(有開頭和結(jié)尾密碼特征)，即為一個基因，基因具有了自我復(fù)制的功能，是生物最基本的遺傳單位?，F(xiàn)有所有生物的密碼編制法都是相同的，僅僅是不同的生物含有的核苷酸堿基對的總量極其懸殊。說明三聯(lián)體編碼法這一自然法則在混沌開世之時就已產(chǎn)生，并在生物進化過程中被固定了下來。是何神仙制定了此法那是天之玄機，但老子解說的妙:“道生一(核酸)，一生三(三聯(lián)體編碼法)，三生萬物。”

按照上述規(guī)則排列組合，遺傳密碼應(yīng)共有43=64個，確實如此。通過64個密碼，可合成18種氨基酸，兩種酰胺(見遺傳密碼表)，多種氨基酸又合成各種蛋白(蛋白分子具有了生命功能)。

各種蛋白又形成特定的動物、植物的組織和器官，進而形成完整的生物個體，整個生命世界就是這樣神奇復(fù)雜而又簡單明晰地歷經(jīng)萬古滄桑存在著。令人難以置信的是，《系辭上傳》曰:“《易》有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦?！庇伤南蠖罱K產(chǎn)生出六十四卦爻來，能解天地間無盡事，《周易》的理論如何就與這自然法則天衣無縫般地吻合呢?真堪稱天下智慧之一絕!

20世紀的科學(xué)家正是掌握了上述的規(guī)則，從而真正開始了科學(xué)解讀生命世界之天書之旅。說它是天書當(dāng)不為過，不僅僅是奧秘?zé)o比，而且一個小小的細胞核中就隱藏著巨量的遺傳密碼，不亞于一部《辭?！贰＠缛梭w共有30億核苷酸堿基對，相當(dāng)于有10億個遺傳密碼單字，約組成了3，4~3，5萬余個基因。每個人都是用這個10億個字寫成的，有著3，4~3，5萬個段落的精彩文章。試問，10億個字可有多少種排列組合?無窮大!有多少種排列組合就表明有了多少種多樣性。所以說，要在60億人口中找出2個相同的人是不可能的。

理解這一問題并不難，一副撲克牌每次洗過后重發(fā)，你會發(fā)現(xiàn)每次到手的牌都不一樣，因為相同的牌元素打亂后發(fā)生了重組。人的受精卵形成時，雙親的各15億核苷酸堿基對散開后按照兩兩配對法則再行重組，新形成的這副“牌”的復(fù)雜性可想而知的了，所以“一母生九子，九子必不同”。經(jīng)計算，人與人的差別是1235個核苷酸堿基對，即差異是0.00024%。生物的多樣性在生物體內(nèi)部也就是這樣發(fā)生的，人與猩猩的核苷酸堿基對相差1.44%。

(三)遺傳重組中變異的必然性

我們已經(jīng)知道了生物世界都是有機物，生命的過程都是蛋白質(zhì)不斷吐故納新的生物化學(xué)反應(yīng)過程。蛋白質(zhì)的組成元素不同，生化過程及功能亦不同，更為重要的是，生化過程都是在單個組胞中進行的，所以十分的嬌嫩柔弱，對環(huán)境極為敏感，內(nèi)外環(huán)境中任何微小的濕度、溫度、元素等的變化，尤其是環(huán)境中的電離子輻射等物理、化學(xué)因素及病毒侵入，都將引起核苷酸堿基對排列次序的改變，所以正常“洗牌”和受外界干擾下的“非正常洗牌”都必然產(chǎn)生變異，變異是多樣性產(chǎn)生的原動力。如核苷酸單體(STR)的多態(tài)性，一個以上核苷酸堿基對的變化就可以造成;大到一個基因，乃至基因的集合體——染色體的變異，常常是在外界重大影響下發(fā)生的。生物史上最大的事件莫過于侏羅紀生命大爆發(fā)，當(dāng)時某個影響全球的特殊事件造成了生物基因和染色體突變，從而導(dǎo)致了生命大爆發(fā)，大批新的物種、新的亞種產(chǎn)生，目前已知現(xiàn)有物種的90%誕生于此時。

變異的結(jié)果，產(chǎn)生出或是有利的或是有害的新基因來。由于基因決定生物的所有表型特征，如人體的3、5萬余個基因決定了人體各種生理、心理及表型特征。所以最終適應(yīng)新環(huán)境的新的基因和新的物種個體就容易生存在下來并遺傳下去，達爾文將這種現(xiàn)象稱之為“適者生存”。我國古人早就注意到了這種現(xiàn)象，《晏子春秋·雜下之十》記載:“嬰聞之:橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同。所以然者何?水土異也?！?指出了環(huán)境對物種改變的重大影響。

無論何種原因引起的變異，如果發(fā)生在生殖細胞(精子、卵子和受精卵)內(nèi)，則這種變異就會遺傳下去，優(yōu)良育種法采用的就是這個原理。若發(fā)生在體細胞內(nèi)，則可能導(dǎo)致體細胞病變。如很多腫瘤、癌癥是體細胞惡性病變的結(jié)果。

自然是公正的，基因一個不能多也不能少。天才和癡呆僅一步之遙，失聰?shù)闹苤叟c音樂指揮天才的周舟并不矛盾，區(qū)別往往是一兩個核酸堿基對的變化，或者是同質(zhì)異構(gòu)造成的。

不要小看單個堿基對的突變，往往它會釀成重大事件。1918年的大流感，在美國底特律原發(fā)，西班牙作為中立國宣布的死亡數(shù)竟達四千多萬。其原因不過是一個流感病毒的核酸堿基對的變化，變得更有感染性并使得人體對新病毒缺少相應(yīng)抗體。新世紀令人膽戰(zhàn)心驚的非典事件之禍，也是病毒非正常變異造成的。

三 萬般珍貴多樣性

生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物，即動物、植物、微生物，以及它們所擁有的基因和生存環(huán)境。它包含三個層級:遺傳多樣性，物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。生物多樣性是地球上的生命世界經(jīng)過幾十億年發(fā)展進化的結(jié)果，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。

生物多樣性的存在首先與森林和江河湖海有關(guān)。在地球的熱帶雨林中生活著目前全世界半數(shù)以上的物種(約500萬種)，江海是原始生命的誕生地和“童年”的傳統(tǒng)成長地，那里至今仍然生長著大量我們已知和未知的各種生物，直接為人類提供著各類生產(chǎn)生活的資源。

但非常令人擔(dān)心的是，人類不可持續(xù)的生產(chǎn)和消費方式已嚴重地威脅到了全球生態(tài)系統(tǒng)。海洋資源的過度開發(fā)、土壤的退化、環(huán)境的污染、森林面積的減少，不僅造成氣候的劇烈變化，引發(fā)大面積的干旱與洪澇災(zāi)害，還使地球生物種類大量的消失。據(jù)統(tǒng)計，地球上的原始森林已由19世紀的55億公頃減少到現(xiàn)在不足28億公頃，地球上的生物種類正在以相當(dāng)于正常水平1000倍的速度消失，目前約有3.4萬種植物和5200多種動物瀕臨滅絕。生物多樣性保護工作刻不容緩。因此，保護森林江海就是保護人類的今天與明天。當(dāng)然科學(xué)家們也在運用掌握的科學(xué)知識，通過雜交、克隆等方法，保護搶救著瀕危的物質(zhì)種，培育和合成著許多新的品種。

生物多樣性還與物種的遷徙直接相關(guān)。物種的形成與發(fā)展與當(dāng)?shù)丨h(huán)境關(guān)系密切，于是有了原產(chǎn)地和外來物種之分，本無好壞之別。但當(dāng)某一外來物種一旦適應(yīng)了本地環(huán)境又缺少天敵，成為優(yōu)勢物種而大量蔓延時，將對本地生態(tài)平衡帶來嚴重的影響，從而導(dǎo)致原生態(tài)系統(tǒng)中的生物數(shù)量減少甚至滅絕。人們把這類物種稱之為入侵性外來物種。典型的如野兔入侵澳大利亞事件。

在1859年以前，一個農(nóng)民將24只野兔從英格蘭帶到澳大利亞，他完全沒有料到，他的這一舉動將要引起一場農(nóng)業(yè)災(zāi)難。在澳大利亞，兔子幾乎沒有什么天敵，幾十年以后繁育成災(zāi)。它們吃莊稼，啃嫩樹皮和新芽;打地洞損壞田地和河堤……澳大利亞的農(nóng)業(yè)遭受了慘重的損失。1950年，一種能殺死兔子的粘液瘤病被引入澳大利亞。經(jīng)過蚊子傳染給兔子，在澳大利亞東南地區(qū)，終于使80%的野兔群被消滅了。

隨著全球化進程加速，長途交通、跨境旅游和國際貿(mào)易日益頻繁，物種因各種原因隨著人流物流而流動著，給生物多樣性帶來了嚴重威脅。防范入侵性外來物種災(zāi)難最經(jīng)濟、最有效的措施是在傳播源頭加強控制。作為個人，不應(yīng)以興趣等原因隨意地將原產(chǎn)地的生物帶出境。

生物多樣性更與我們每個人、每個家庭息息相關(guān)。在生物鏈中，人類可以說是最大的終端消費群，大量活動使得資源不可再生，因此節(jié)約應(yīng)成為人類共同的美德。保護和建設(shè)好人類共同的家園是每個人應(yīng)盡的責(zé)任。

認識生物多樣性與日常生活密切相關(guān)。同樣的一滴酒一滴藥，不同的人產(chǎn)生的反應(yīng)迥然不同，為什么?每個人的遺傳背景不同也。于是科學(xué)化的治療不僅是“對癥下藥”，更將是根據(jù)每個人的遺傳特異性給予的個性化治療。

人的智力天生有差異，而且對抽象思維與形象思維的興趣不同，左右半腦發(fā)育也有異，因此文理選科要結(jié)合個人遺傳因素來考慮，學(xué)校的因材施教更重要，人才培養(yǎng)不應(yīng)是同一模式批量生產(chǎn)，而應(yīng)是最大限度的個性化發(fā)展。

生物多樣性是偵探成功的法寶。從一滴唾液或血液中提取出的DNA，到聲紋、唇紋、指紋鑒定人之身份，都是核苷酸單體(STR)多態(tài)性(微小差別)的功勞，偵探才得以明察秋毫;乃至人的行為動作、書寫習(xí)慣、走路姿勢、步伐特征、高低胖瘦，則是個體全部遺傳要素的綜合反映，是人類群體形象與動作多樣性的表現(xiàn)形式，于是就有了能歌善舞的楊麗萍們和力可扛鼎的楚霸王。

世界上沒有兩片相同的樹葉，生物多樣性是一個永恒的話題。