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但是對於為什麼會發生這麼奧妙的事情，以及它是怎麼發生的，大家就未必知道了。 其實，這就是本書要介紹的「遺傳」。 就是「龍生龍，鳳生鳳，老鼠生的兒子會打洞。」 它意味著生物能利用交配、繁殖將某些特性傳給他子子孫孫。 所以眾說紛芸，一直無法建立套合理的理論來解釋。 直到十九世紀，孟德爾才創立了著名的「孟德爾定律」。 孟德爾是位奧國修士，在工作餘暇，他栽培了一些各式各樣的豌豆； 它們的種子形狀、顏色、莖的長度等性狀各有不同。 經過長時間而又詳細的觀察，孟德爾發現 它們互相交配後所生的子代，與親代的性狀有著很微妙的關係。 即使再經過若干代後，性狀始終不變。 例如純種的紅花豌豆和純種的紅花豌豆交配所長出的子代必定仍開紅花。 接著孟德爾再用不同的純種豌豆做雜交交實驗。 他將純種的高莖豌豆和純種的矮莖豌豆交配，發現長出的第一子代都是高莖。 他進一步讓這些雜交的子代互相交配， 發現產生的下一代，約有四分之三是高莖豌豆，另外的四分之一是矮莖豌豆。 根據實驗，孟德爾把能在第一子代顯現出來的性狀稱為「顯性」， 不能顯現出來的則稱為「隱性」。 同時他認為一定有某種物質操著這些性狀的遺傳， 那麼，究竟是什麼東西控制了遺傳現象呢？ 可以被鹼性染料染上顏色的短棒狀物； 它是細胞中負責遺傳的主要結構，而且都是成對出現的。 每一種動物或植物的個體內，它們的每個細胞都含有一定數目的染色體， 例如人體細胞具有四十六個（二十三對）染色體； 老鼠的細胞中具有四十個染色體； 玉米的細胞有二十個染色體。 在細胞分裂前，每個染色體都會各自先行複製。 當細胞分裂時，這些染色體便分開並平均地分布在兩個子細胞內。 這種形式的細胞分裂，一般稱它為「有絲分裂」。 而且不管經過多少代的細胞分裂，每一細胞中的染色體數目仍然不變。 然而，卵細胞和精子細胞就不一樣了。 它們在分裂終了時，染色體的數目會少到原來的一半，稱為「減數分裂」。 減數分裂後，卵細胞和精子細胞僅擁有原先染色體數目的一半。 也就是說，原先各有二十三對染色體的，經過減數分裂後，各自成了二十三個。 在受精時，和精子結合成為受精卵，細胞因為含有來自父親和母親的各二十三個染色體， 所以總數又恢復成二十三對的狀態。 女性細胞內的一對性染色體是ｘｘ，男性細胞內的一對則為ｘｙ。 經過減數分裂後，卵細胞只攜帶ｘ染色體， 精子則可能攜帶ｘ染色體，也可能攜帶ｙ染色體。 如果由含ｘ染色體的精子和卵結合成ｘｘ，則將來生出的小孩必是個女孩； 若是卵細胞和攜帶ｙ染色體的精子結合成ｘｙ，生出的小孩就是男孩。 所以說，在自然的情況下，生男生女的機會是一樣的。 世界上幾乎沒有兩個長得一模一樣的人。 因為每個人所承受的遺傳形質各不相同，所處的環境也不同。 也就是說，即使是同卵雙胞胎，如果自小就將他們分開，在不同的環境中長大， 那麼他們之間也會有著明顯的不同。 這也說明，環境深深的影響著我們的遺傳性狀。 因此，在提到遺傳時，我們也要注意環境的影響。 如高矮、胖瘦、膚色、髮質、耳朵的大小和形狀、手的形狀和腳的形狀等等， 都或多或少和自己的父母或祖父母相像。 這些就是經由遺傳所獲得的。 我們看不到的，如心臟循環、神經系統的構等，也和遺傳有關。 也就是說，如果父母患有這些方面的疾病，那麼子女也有罹患這些病症的可能。 但經由環境所造成的畸形，如疤痕、斷指等，則不會遺傳。 也就是說，先天性的畸形是會遺傳的，後天性的畸形則不會遺傳。 血型和Ｒｈ因子也和遺傳有關。 但環境對心智的發展，同樣扮演重要的角色。 例如同卵雙胞胎具有差不多的智力， 然而由於環境的不同，日後二人潛力的發展便大不相同。 另外，情緒上的特微和患某種心理疾病的傾向也會遺傳。 大家首先要了解的是，並非父母親有某種遺傳性的疾病就一定會傳給他們的孩子， 因為有很多遺傳病是隱性的。 在日常生活中，我們較常聽到或見到的遺傳病 有「苯酮尿症」、「血友病」、「兔唇」、「唐氏症」、「色盲」和「地中海型貧血症」等等。 使身體不能適當地使用蛋白質，導致新陳代謝失調， 進而造成大腦損傷，智力不足。 造成原因是病人的血液中缺乏一種使血液凝固的必需因子， 所以一旦出血，病人的血液便無法正常地凝固，會血流不止，難以控制。 因此患者的行動要格外小心，以避免受傷、流血。
所以當這個染色體帶有血友病的因子時，定會發生血友病。 女性的性染色體為ｘｘ，必須兩個ｘ染色體都帶有血友病的因子，才會顯示出症狀； 如果只有一個ｘ染色體帶有血友病的因子，她本身不會發，但會把病遺傳給子孫。 也就是說，血友病對男性是顯性遺傳，對女性則為隱性遺傳。 事實上，這種疾病應該稱為「唇裂」。 它的發病率依種族與性別而異，通常以黃種人的發病率最高，約每一千人中有一個； 就性別而，男性多於女性。 兔唇裂縫的大小，可小到上唇的一個小缺口，大到裂縫伸入鼻腔底部。 它們多是單側裂開，有時也有兩側都裂的情形。 兔唇除了美觀上的問題以外，在嬰兒早期還常引起餵食上的困難，使嬰兒容易嗆到； 在孩童時期，還會發生語言上的障礙。 也就是說，六百到八百個嬰兒中會出現一個。 根據遺傳的研究，發現造成唐氏症的原因是第二十一對染色體多了一個。 在卵母細胞行減數分裂時，染色體本來應以平分到兩個子細胞， 但不知什麼緣故，二十一號染色體沒有平分到兩細胞， 因此變成一個子細胞有兩個染色體，另一個子細胞卻沒有二十一號染色體。 這個有兩個二十一號染色體的子細胞胞，如果與正常棈子結合，便產生了唐氏症。 唐氏症患者的外觀非常特殊：頭圓而小，眼睛斜向外上方，舌頭突出，鼻子扁平， 四肢短小且第五隻手指向內彎曲，掌紋是斷掌。 此外，唐氏症的病人常併有先天性心臟，且因腦部畸變，造成心智發育遲緩。 通常人類眼睛的網膜上有三種錐狀細胞，分別對紅、綠、藍三種顏色敏感。 如果任何一種或二種，甚至三種錐狀細胞功能變差或失去功能，便會產生不同的色盲。 紅色盲對紅光沒有感覺； 綠色盲辨認不出綠色； 藍色盲則無法分辨黃色及藍色，它們都是不完全色盲。 真正完全色盲的人很少，這種人的世界就像黑白電視一樣，都是白色、灰色或黑色。 色盲的遺傳與性別有關，位於ｘ染色體上。 女性有兩個ｘ染色體，如果其中一個有正常因子，另外一個有色盲的因子存在，她並不會色盲， 但會遺傳給後代子孫。 男性只有一個ｘ染色體，所以，如果這個ｘ染色體有色盲因子的話，便會成為色盲。 因為它多發生在地中海周圍的國家，如希臘、義大利等而得。 它起因於血紅素製造失調和紅血球生成不全。 我們知道血紅素的主要成分是蛋白質，由四條胺基酸鏈所組成； 其中兩條叫阿爾伐（α）胺基酸鏈，兩條叫做貝他（β）胺基酸鏈。 當基因合成血紅素，如果合成阿爾伐胺基酸鏈的基因發生毛病，阿爾伐鏈就不正常， 這種情形叫做阿爾伐型貧血； 如果是合成貝他胺基酸鏈的基因發生毛病，這種情形叫做貝他型貧血。 血紅素的主要功能是在運輸血液中的氧氣到全身部位， 因此血紅素製造失調就會造成身缺氧的情形，導致生命危險。 所以，地中海性貧血症的病患壽命多較短，且多要依賴輸血維生。 到目前為止，我們仍無法治好大份的遺傳性疾， 但是可以儘量地避免它們的發生，那就是利用「優生保健」的方法。 基因是什麼？ 它是由許多DNA分子（去氧核糖核酸）組合而成的。 那麼，什麼又是去氧核糖酸呢？ 它是細胞核中的一種遺傳物質， 爸爸、媽媽的遺傳資料都是靠著它傳到我們身上的。 每種基因分別代表著一項資料， 當一種基因或多種基因加起來表現時，後代就顯現出一種特性， 例如：眼睛的顏色、頭髮的粗細、皮膚的顏色、耳朵的大小和手、腳的形狀等等， 都是由一些基因共同表現出來的。 所以說，生物的遺傳都是靠著基因完成的。 基因像是一位能幹的經理， 當它要發揮作的時候，它會先派出一個「使者」，叫RNA（核糖核酸）； RNA再進一步製造出一種叫「酶」的蛋白質。 酶就像媒人一樣，它可以促進特定的化合物起作用，產生化學變化。 一旦「變化」產生，基因便發揮出它的作用來了， 因而你便有著和爸爸一樣的褐眼睛，和媽媽一樣的黃皮膚……。 雖然歷經無數次的細胞分裂，仍然能夠經由去氧核糖核酸的複製而維持原貌。 但天底下的事情很少是有絕對性的。 在去氧核糖核酸的複製過程中，偶然也會出錯而發生改變，這就是所謂的基因「突變」。 此外，也有因接觸化學物質或經紫外線照射所引起的基因突變。 當一個基因突變成另一種新形式的基因後，所發生的改變便會隨著因的再複製而傳遞下去。 有些突變則對生物有益，使得生物變得更能適應環境，這也就是生物演化的基礎。 例如，一些生活在乾旱地區的植物，由於突變而產生根系更為發達的後代， 因而比同種的其他成員更能適應乾旱的環境，獲得更多的生存機會。 如果我們把細胞比做蛋白質的生產工廠， 去氧核糖核酸便相當於設計部門，可以發布各種命令， 使細胞依照設計圖生產各種不同的蛋白質，來決定生物的形狀和性質。 此外，如我們把DNA比做樂譜，，細胞可以說是演奏家。 如果演奏家正在演奏舒伯特的小夜曲，而有人把樂譜換成蕭邦的搖籃曲讓他演奏， 樂音便會隨著新樂譜一變而為搖籃曲。 所謂遺傳工程就是基因的重組，就像是把樂譜的一部份換成別的樂譜一樣。 約略的說，就是把一種基因「移植」到細菌身上， 讓細菌幫我們合成我們所需要的蛋白質。 當然，說起來簡單。 因為，科學家先要從成千上萬的基因中將我們所要的基因揪出來， 這就比大海撈針還要難呢！ 不過科學家自有辦法做到，這裡我們只作簡略說明。 細胞中有一類叫做限制?，可以切斷DNA的長鏈， 而且它所切的地方是有「限制」的，都是一定的。 科學家就是利用它把所要的基因切下來。 「混」的方法是利用一種可以自由進出細菌的小東西-質體，或者是利用病毒。 基因混進去後，自會有一種?-連結?， 把它「」在細菌的DNA上，從此客隨主便，成了細菌DNA的一部份。 混進去的基因，隨著細菌的新陳代謝，活動起來， 於是，細菌就合成了它原本不可能合成的蛋白質。 這些蛋白質可能是胰島素、干擾素、凝血因子、 治療先天性遺傳病的酵素、能分解血塊的尿激素、免疫刺激素、抗體或可當疫苗的抗原等。 它們不容易用人工合成，但利用細菌代勞，就容易得多且便宜得多了。 這對全世界食物的供應有很大的突破。 例如科學家發現一種帚形菌，它可以分泌一種分解「鐵」的物， 得依賴鐵生長的某些有害的黴菌無法生存。 因此，把它和馬鈴薯或甜菜一起栽種，可以增加收成。 又如一些豆科植物有根瘤和它共生的情形。 根瘤可以把空氣中的氮氣轉變成氨，供給植物當養料。 因此，科學家希望把負責「固氮」的基因分離出來，移植到別的細菌內， 使這些細菌能夠幫助其他植物生長。 如果我們能夠找出它的「抗旱」基因，並將它移植到水稻中，那麼我們將可以不必靠天吃飯了。 遺傳工程被喻為最有前程的工業，就是這個道理。 |
2013年9月24日 星期二
基因與遺傳
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