少聰

“南橘北枳”這一成語，出自《晏子春秋》中的《晏子使楚》，其中這樣寫道：“嬰聞之，橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實(shí)味不同。所以然者何？水土異也。”

《晏子春秋》中的故事相傳是這樣的：齊國(guó)公派晏子出使楚國(guó)，楚王聽說那個(gè)能說會(huì)道的晏子要來，便想法子戲弄他，看他到底有多大能耐。于是，楚王故意安排手下在他接見晏子時(shí)，押著一個(gè)犯人從旁邊經(jīng)過，楚王借機(jī)問道：“此人犯了什么罪？”手下按照楚王之前的吩咐回答道：“回大王，這個(gè)齊國(guó)人在我們這邊偷了東西！”楚王借機(jī)對(duì)晏子說道：“你們齊國(guó)人是不是很喜歡偷東西？”

晏子一聽便知楚王的用意，微微一笑，答道：“大王啊，您有所不知，淮南有橘子樹，結(jié)出的果實(shí)又大又甜。要是把它移栽到淮北去，就會(huì)變成枳，結(jié)的果實(shí)又酸又小，為什么呢？因?yàn)檫@兩個(gè)地方的水土條件不一樣啊。這個(gè)人在我們齊國(guó)那邊是不會(huì)偷東西的，而到了你們這里怎么會(huì)偷東西了呢？莫不是你們楚國(guó)的水土有問題，會(huì)使外來的百姓變得喜歡偷東西了？”一席話，讓處心積慮想羞辱晏子的楚王偷雞不成，反倒蝕了把米。

那么，故事里所說的橘和枳到底是怎么回事呢？

古人根據(jù)以往相傳的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為是環(huán)境使植物的性狀發(fā)生變化。南方的橘子樹一旦移植到北方，它的果實(shí)味道、色澤等都會(huì)發(fā)生變化，就不能再叫橘子，只能叫枳了。但在植物學(xué)中，橘和枳（枸橘）本質(zhì)上就是兩種不同的植物，它們?cè)谥参锓诸悓W(xué)上分別屬于蕓香科下邊的柑橘屬和枳屬。

為什么會(huì)出現(xiàn)“南橘北枳”這種說法呢？有人認(rèn)為，這可能是古人觀察上的疏漏導(dǎo)致的誤解。因?yàn)樵缭诖呵飸?zhàn)國(guó)時(shí)期，古人就已經(jīng)知道如何利用枳樹作砧木，用橘子樹的枝條作接穗，通過嫁接來繁殖橘苗了。

由于橘樹只能在零下9℃以上的環(huán)境中存活，而枳樹則能耐受零下20℃的低溫，所以，當(dāng)人們把用枳樹作砧木，橘樹作接穗嫁接培育成的橘苗，在淮北培植時(shí)，該樹地面上的橘樹枝條部分就會(huì)被凍死，地下的枳樹部分則安然無恙。待到來年春暖花開，砧木上的不定芽隨著時(shí)間的流逝在不知不覺中萌發(fā)長(zhǎng)成枳樹（等于沒有嫁接），過幾年，開花結(jié)出的果自然就是枳實(shí)。因而，古人會(huì)誤以為，是環(huán)境的改變導(dǎo)致植物的性狀發(fā)生了變異，從而使橘變成了枳。

其實(shí)，生物之間的形態(tài)變化，遠(yuǎn)不止上文這般簡(jiǎn)單。

從生命科學(xué)的角度來看，這兩句俗語都有一定的道理，說明了遺傳學(xué)中兩個(gè)最基本的現(xiàn)象：前者講的是遺傳，后者說的則是變異。遺傳是相對(duì)的，各種物種后代與祖先之間都保持有一定的連續(xù)性，因此各個(gè)物種才得以延續(xù)下去;而變異則是絕對(duì)的，因?yàn)椴淮嬖诿恳粋€(gè)后代的形態(tài)特征都跟祖先一模一樣。在自然或人工因素的作用下，性狀總會(huì)發(fā)生某些明顯或細(xì)微的變異，其中有一些變異會(huì)遺傳下去，久而久之就產(chǎn)生了更多的新物種。新的生物就是在這樣不斷地演化過程中誕生的。

遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異的一門學(xué)科。但直到200年前，人們還不甚了解什么是遺傳和變異。19世紀(jì)30年代后，經(jīng)過無數(shù)科學(xué)家的不斷探索，人們才從科學(xué)的角度逐漸地對(duì)它們有所認(rèn)知。到了20世紀(jì)50年代初，關(guān)于生物學(xué)的研究終于逼近了生命那蘊(yùn)含無窮奧秘的DNA及其雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說，這才揭開了基因的神秘面紗。

在達(dá)爾文的《物種起源》一書出版前的兩年，即1857年，一個(gè)名叫孟德爾的奧地利神父在他居住的圣湯瑪斯修道院后院開始了長(zhǎng)達(dá)8年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)。1865年，孟德爾根據(jù)豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)表了著名的論文《植物雜交實(shí)驗(yàn)》，闡述了他所發(fā)現(xiàn)的顯性、隱性遺傳現(xiàn)象，以及兩個(gè)重要的遺傳學(xué)規(guī)律——分離定律和自由組合定律。但是，究竟是什么物質(zhì)在生物體內(nèi)決定了這些遺傳規(guī)律呢？孟德爾當(dāng)時(shí)提出了這樣一個(gè)假說：生物的遺傳性狀是通過一種稱為“遺傳因子”的物質(zhì)來傳遞的。之后，科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了孟德爾遺傳規(guī)律的正確性，但孟德爾學(xué)說中的遺傳物質(zhì)——“遺傳因子”究竟處于細(xì)胞的什么位置呢？這一難題困擾了科學(xué)家很長(zhǎng)一段時(shí)間。

19世紀(jì)70年代后，隨著科學(xué)的進(jìn)步，細(xì)胞學(xué)的研究也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。1879年，德國(guó)生物學(xué)家弗萊明在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種可以被紅色的堿性染料染色的“微粒狀特殊物質(zhì)”，他稱之為“染色質(zhì)”。1888年，德國(guó)解剖學(xué)家瓦爾德耶爾把這些染色質(zhì)改稱為“染色體”。此后，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了染色體與細(xì)胞分裂之間的關(guān)系，意識(shí)到染色體很有可能就是重要的遺傳物質(zhì)，這就為孟德爾的“遺傳因子”假說提供了一個(gè)可信的證據(jù)。

1903年，美國(guó)細(xì)胞學(xué)家薩頓在實(shí)驗(yàn)過程中又發(fā)現(xiàn)染色體的行為與孟德爾提出的“遺傳因子”行為有著一種平行性，只要假定這些遺傳因子在染色體上，孟德爾所提出的分離定律和自由組合定律的機(jī)制就可以得到合理的解釋。這一推論被后來的研究成果證實(shí)，為遺傳學(xué)中的“染色體”學(xué)說奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

但是，染色體是否就是遺傳因子呢？生物體內(nèi)的染色體數(shù)目很少，如豌豆有7對(duì)染色體，果蠅僅有4對(duì)染色體，而它們的遺傳特性卻很多。薩頓因此猜想：每條染色體上一定還存在多個(gè)遺傳因子。1906年，英國(guó)生物學(xué)家貝特森發(fā)現(xiàn)豌豆的某些遺傳特征總是與另外的一些特征一起遺傳。這說明薩頓的猜想還是有一定道理的。1909年，丹麥植物學(xué)家和遺傳學(xué)家約翰遜提議用“基因”一詞來代替“遺傳因子”，并得到了當(dāng)時(shí)生物學(xué)家的廣泛認(rèn)同。

基因是否真的存在于染色體之中呢？貝特森和薩頓只是猜測(cè)。而首先通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來證實(shí)這一猜想的，則是美國(guó)生物學(xué)家摩爾根。

起初，摩爾根對(duì)孟德爾的“遺傳因子”學(xué)說持懷疑、批評(píng)，甚至反對(duì)的態(tài)度，因?yàn)檫@一學(xué)說缺乏實(shí)驗(yàn)證明。從1909年起，摩爾根開始通過果蠅實(shí)驗(yàn)來研究遺傳現(xiàn)象。他在一群紅眼果蠅中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅。當(dāng)他用這只白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅交配后，發(fā)現(xiàn)第二代白眼果蠅竟然全部都是雄性的。加上當(dāng)時(shí)其他科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)了性別是由染色體決定的，因此他推斷，白眼基因一定是與雄性基因同處于一條染色體上。后來，這成為了人類獲得的首個(gè)染色體是基因載體的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。摩爾根還通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，一條染色體上可以存在多個(gè)基因。

在事實(shí)面前，摩爾根不僅勇敢地承認(rèn)了自己的錯(cuò)誤，并且發(fā)展了孟德爾的理論，進(jìn)一步完善了遺傳學(xué)的染色體學(xué)說。但是，摩爾根雖然創(chuàng)立了基因遺傳理論，科學(xué)家們也通過許多遺傳現(xiàn)象證實(shí)了基因的存在，但他們當(dāng)時(shí)卻始終未能在實(shí)踐中直接觀察到基因這一物質(zhì)。

直到今天，人們才終于搞清楚，基因是染色體上能夠完成特定生理功能的一段核苷酸序列。此外，要想清楚地看到“基因”，還需要專門的DNA測(cè)序技術(shù)。電子顯微鏡并不能直接分辨出基因，因?yàn)榻M成基因的核苷酸是由多個(gè)原子組成的化學(xué)基團(tuán)，電子顯微鏡是不能區(qū)分出其中不同的原子并做到準(zhǔn)確定位的。

研究結(jié)果表明，染色體是細(xì)胞核中容易被堿性染料染成深色的物質(zhì)，由DNA和蛋白質(zhì)兩種物質(zhì)組成。DNA作為遺傳信息的載體，主要存在于細(xì)胞核中。

20世紀(jì)50年代初，科學(xué)家沃森和克拉克提出了著名的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA分子理論，為我們叩開了窺視基因的大門。他們的研究理論揭示了DNA分子具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，像螺旋形的梯子一樣。DNA上決定生物性狀的小單位，稱為“基因”。基因決定生物的性狀，一條染色體由一個(gè)DNA分子組成，一個(gè)DNA分子上又有許多個(gè)基因。因此，基因是DNA分子中能控制生物性狀的遺傳單位，DNA是位于染色體上的遺傳物質(zhì)，染色體是遺傳物質(zhì)的載體。

人類為了探索遺傳的根源，已經(jīng)走過了荊棘叢生的漫長(zhǎng)道路，但探索與實(shí)踐從未終止。近百年來，隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們逐漸開始用科學(xué)的態(tài)度和方法來解釋遺傳現(xiàn)象。當(dāng)初有誰會(huì)想到，在遺傳學(xué)200多年的舞臺(tái)上，生命的無窮奧秘會(huì)被這樣一波接一波地輪番演繹，而且這番演繹還在繼續(xù)……

摘自《科學(xué)24小時(shí)》