2013年10月5日 星期六

染色體學說

有言在先:這一系列文字根據的是我多年之前自編的講義串連而成,沒有嚴格的考證。近日發現一本新書 --- <孟德爾之夢:基因的百年歷史>,討論的主題是一樣的,但卻是由一位教授經過仔細文獻、書籍考證的結晶,所以,如果你真的喜歡遺傳學,去讀這本書吧,你的收穫必然更豐富

進入二十世紀,科學家循著孟德爾的思路,繼續追問:那個決定生物性狀的因子到底在哪裡?洒吞與巴芙來對這個問題提出了一套合理的推論,告訴人們遺傳因子就在染色體上。

        首先他們觀察到有性生殖的過程中,親代與子代的唯一橋樑是雙親的配子,也就是卵與精子。因此,遺傳因子必定存在於配子裏。同時他們了解到卵與精子間有著極大的體積差異(後來得知卵體積大約是精子的八萬五千倍),如果你想找某種東西,範圍較小,找到的機率較大不是嗎?所以觀察精子的構造便可探索遺傳傳因子的所在。我不知道洒吞與巴芙來是不是也這麼想,但這種思維再自然不過了。況且古人認為人的精子中有個小人(如下圖),所有造人的訊息都在精子內,卵只是提供養份與場所而已。



        接受這種論調的請舉手。很好,沒人舉手。台灣學生特有的習性,不過這次你們是對的。

「請說服我,給我ㄧ個充分的理由,說明在這個階段可以忽略卵而只關注精子。」我由衷希望有人舉手發言,然後這麼說。

        其實前述觀點並非全然不被接受,只要我們能證明精子與卵皆具有遺傳上的貢獻,那麼基於搜尋的便利性,我們當然可以只觀察構造較簡單的精子。問題是如何證明?

        還記得孟德爾的豌豆單性雜交實驗嗎?(下圖左上區域)孟德爾將親代的性狀互換,結果第一子代的性狀表現皆相同。這就說明了親代雙方皆有遺傳上的貢獻。

        為什麼?




        讓我們假設「子代的性狀只由雄性(♂)親本來決定」,則上圖中(P高莖♂×矮莖♀)à(F皆高莖)的實驗符合此假設,但是(P高莖♀×矮莖♂)à (F皆高莖)的實驗中,子代的高莖性狀卻遺傳自雌性(♀)親本。由此可知,「子代的性狀只由雄性(♂)親本來決定」是個錯誤的假設。以相同的邏輯,我們也可得知「子代的性狀只由雌性(♀)親本來決定」也是個錯誤的假設。因此最合理的說法便是:親代雙方皆有遺傳上的貢獻。

        現在,我們可以放心的把卵擱在一旁,專心觀察精子了。精子的結構很簡單,一根長長的尾巴,一個短脖子,還一個相對大的「頭部」,前端則有一個穿孔器。只有「頭部」有機會鑽入卵,又因為精子幾乎沒有細胞質,因此遺傳因子若是在「頭」裏的話,那麼也就是細胞核。

        接著當然就得仔細觀察細胞核內的組成。結果發現細胞核內存在成對的染色體,這些染色體在細胞分裂(有絲分裂與減數分裂)時格外明顯。其中染色體成對存在的現象,馬上就讓人聯想起孟德爾說的:豌豆的對偶性狀是由成對的遺傳因子所控制。更讓洒吞與巴芙來願意相信遺傳因子就在染色體上的因素是,成對的染色體在形成配子時,會非常規律的彼此分離到不同配子中(配子內僅有一套染色體,一般寫成N),並且在受精後又恢復成對的狀態(受精卵內有兩套染色體,一般寫成2N)。這些現象皆與孟德爾在分離律中所描述的遺傳因子的行為不謀而合。因此,洒吞與巴芙來便在1902年提出了染色體假說,他們說孟氏所謂的遺傳因子找到了,就在染色體上。距離孟德爾提出遺傳律已過了37個年頭。

未完

預告

染色體假說要變成染色體學說,需要更多的證據,此時20世紀最重要的古典遺傳學家,摩根就要登場了。遺傳學的實驗材料也從豌豆變成果蠅,一場遺傳學的大變革正在蘊釀中

關於精子運動的的最新觀察
polymaths-lab.com

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