搜索
1遗传学发展历史及研究进展湛江师范学院09生本一班徐意媚2009574111摘要：遗传学是一门探索生命起源和进化历程的学科，起源于人类的育种实践，于1910年进入现代遗传学阶段，并依次经历个体遗传学时期、细胞遗传学时期、数量遗传学和群体遗传学时期、细胞水平向分子水平过渡时期、分子遗传学时期。目前遗传学在医学、农牧业等领域取得重大突破，如表遗传学在肿瘤的治疗方面。21世纪将是遗传学迅猛发展的世纪，在经济、微生物、工业、制造业等许多领域都将有重大的突破。关键词：遗传学发展历史研究现状发展前景1现代遗传学发展前1.1遗传学起源于育种实践人类在新石器时代就已经驯养动物和栽培植物，渐渐地人们学会了改良动植物品种的方法。写于公元60年左右的《论农作物》和533～544年间中国学者贾思勰在所著的《齐民要术》中均记载了嫁接技术，后者还特别记载了果树的嫁接，树苗的繁殖，家禽、家畜的阉割等技术。[1]1.218世纪下半叶和19世纪上半叶期间许多人都无法阐明亲代与子代性状之间的遗传规律，直到18世纪下半叶之后，拉马克和达尔文对生物界遗传和变异进行了系统的研究。拉马克通过长颈鹿的颈、家鸡的翅膀等认为环境条件的改变是生物变异的根本原因，并提出用进废退学说和获得性状遗传学说。达尔文达尔文以博物学家的身份进行了五年的考察工作，广泛研究遗传变异与生物进化关系，终于在1859年发表著作《物种起源》，书中提出自然选择和人工选择的进化学说，认为生物是由简单到复杂、低级再到高级逐渐进化的。除此之外，达尔文承认获得性状遗传的一些论点，并提出了“泛生论”假说，但至今未获得科学的证实。1.3新达尔文主义以魏斯曼(WeismannA.，1834-1914)为代表的等人支持达尔文选择理论否定获得性遗传，魏斯曼等人提出种质连续论，认为种质是世代连续不绝的。他们还通过对老鼠22代的割尾巴试验，否定后天获得性遗传，明确地区分种质和体质，认为种质可以影响体质，而体质不能影响种质，在理论上为遗传学的发展开辟了道路。[2]2.现代遗传学的发展阶段22.1个体遗传学向细胞遗传学过渡时期(1910之前)孟德尔利用豌豆杂交试验系统地研究了生物的遗传和变异。1866年发表《植物杂交试验》论文,提出了分离规律和独立分配律。并假定细胞中有它的物质基础“遗传因子”，认为性状是受细胞里的遗传因子所控制的。1900年，三位植物学家狄·弗里斯、科伦斯和冯·切尔迈克在不同国家用多种植物进行了与孟德尔早期研究相类似的杂交育种试验，作出了与孟德尔相似的解释，从而证实孟德尔的遗规传律，确认该理论的重大意义。正是1900年孟德尔遗传规律的重新发现标志着遗传学的建立和开始发展，孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。1910年起将孟德尔提出的遗传规律命名为孟德尔定律。狄·费里斯提出“突变学说”：认为突变是生物进化因素。2.2细胞遗传学时期(1910-1939年)从美国遗传学家和发育生物学家摩尔根在1910年发表关于果蝇的性连锁遗传开始，到1941年美国遗传学家比德尔和美国生物化学家塔特姆发表关于链孢霉当时细胞学和胚胎学已有很大发展，对于细胞结构、有丝分裂、减数分裂、受精及细胞分裂过程中染色体动态都已比较了解。在魏斯曼“种质论”的基础上，使细胞学资料能与孟德尔的遗传规律结合。这一历史时期、研究工作的主要特征是从个体水平到细胞水平，建立了染色体遗传学说。约翰生1909年发表“纯系学说”明确区别基因型和表现型。最先提出“基因”一词替代遗传因子概念。鲍维里和萨顿发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，是染色体遗传学说的初步论证。贝特生从香豌豆中发现性状连锁创造遗传学“genetics”一字。詹森斯观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。摩尔根提出“性状连锁遗传规律”，提出染色体遗传理论即细胞遗传学；摩尔根著名的《基因论》里面认为基因在染色体上直线排列，创立“基因学说”。穆勒和斯特德勒分别用X射线对动植物进行诱发突变。两人证实了基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生，且用X射线处理也会产生大量突变。这种用人工产生遗传变异的方法，使遗传学发展到一个新的阶段。2.3数量遗传学和群体遗传学的诞生(1930-1932年)费希尔在1918年发表了一篇划时代的文献“根据孟德尔遗传假设的亲属间相关的研究”成功地运用多基因假设分析资料，首次将数量变异划分为各个分量，开创了数量性状遗传研究的思想方法。1925年，首次提出方差分析(ANOVA)方法,为数量遗传学的发展奠定了基础。32.4从细胞水平向分子水平过渡时期(1940-1952年)1941年比德尔和塔特姆发表关于脉孢霉属中的研究结果这使微生物遗传学和生化遗传学研究的广泛开展，使工作进入微观层次，其主要特征是以微生物为研究对象，采用生化方法探索遗传物质的本质及其功能。比德尔在红色面包霉的生化遗传研究中，分析了许多生化突变体。提出“一个基因一种酶”假说；发展了微生物遗传学、生化遗传学。以后的研究表明，基因决定着蛋白质(包括酶)的合成，故改为“一个基因一个蛋白质或多肽”。艾弗里等在用纯化因子研究肺炎双球菌转化实验中，证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。赫尔希等在研究噬菌体感染细菌的实验中，采用同位素示踪法再次确认了DNA是遗传物质。至此，为遗传物质的化学本质及基因的功能奠定了初步的理论基础。2.5分子遗传学时期(1953年－现在)40年代中期，细胞遗传学、微生物遗传学和生化遗传学取得了巨大成就，使一些物理学家对研究生物学问题产生了浓厚的兴趣。1953年美国分子生物学家沃森和英国分子生物学家克里克在《生命是什么?》的影响下，根据对DNA化学分析和对DNAX射线晶体学所得资料，提出DNA分子结构模式理论(双螺旋结构)。而遗传密码、mRNA、tRNA、核糖体的功能等则几乎都是60年代才得以初步阐明。分子遗传学是在微生物遗传学和生物化学的基础上发展起来的。分子遗传学的基础研究工作都以微生物、特别是以大肠杆菌和它的噬菌体作为研究材料完成的；它的一些重要概念如基因和蛋白质的线性对应关系、基因调控等也都来自微生物遗传学的研究。分子遗传学取得的许多成就都是来自对原核生物的研究,从70年代开始在此基础上才逐渐开展对真核生物的研究。正像细胞遗传学研究推动了群体遗传学和进化遗传学的发展一样，分子遗传学也推动了其他遗传学分支学科的发展。遗传工程是在细菌质粒和噬苗体以及限制性内切酶研究的基础上发展起来的，它不但可以应用于工、农、医各个方面，而且还进一步推进分子遗传学和其他遗传学分支学科的研究。现代遗传已发展到30多个分支：细胞遗传学；数量遗传学；生统遗传学；发育遗传学；进化遗传学微生物遗传学；分子遗传学；辐射遗传学；遗传工程；基因组学等。3遗传学研究现状在医学方面，表观遗传学主要通过基因水平调控表观形状，从而产生多种多样的表型性状，表观遗传学在基因调控、表达和遗传中发挥着重要作用，还在肿瘤与免疫等疾病的诊治中具有独特的意义。组蛋白乙酰化抑制剂染色体结构和基因表达受到组蛋白的乙酰化修饰的影响，但是该修饰过程是可逆的，这就4为肿瘤的治疗提供了新的思路。[3]国内市场上国产生物药品主要是基因乙肝疫苗、干扰素、白细胞介素-2、G—CSF(增白细胞)、重组链激酶、重组表皮生长因子等15种基因工程药物。T—PA(组织溶纤原激活剂)、白介素-3、重组人胰岛素、尿激酶等十几种多肽药品还进行临床I、Ⅱ期试验，单克隆抗体研制已由实验进入临床，B型血友病基因治疗已初步获得临床疗效，遗传病的基因诊断技术达到国际先进水平。重组凝乳酶等40多种基因工程新药正在进行开发研究。，遗传学目前已在法医学领域非常清楚地显现出其优越性DNA鉴定将大大提高犯罪学，同时它将促进降低暴力犯罪．帮助识别不认帐双亲以及防止伪造．它甚至可以威摄强奸犯和谋杀者．因为潜在的犯罪者都会担心在现场留下自己的DNA指纹。在农林业方面，天津市植物柴油育种项目通过转基因手段，首次将HS转录因子基因导入油葵、大豆、文冠果等“柴油植物”中，培育出一批试管苗和盆栽苗，获得耐盐耐旱性显着增强的油葵和大豆突变体类型各两个，为“柴油植物”在盐碱地的种植奠定了基础。香港中文大学、华大基因研究院、农业部、中国科学院等单位合作的“大豆回家”项目，在大豆基因组研究方面取得重大突破。第一次为大豆基因组学研究提供了全面的重测序数据，对未来的大豆群体遗传学研究、分子标记育种、新基因的发现奠定了坚实的基础等等。[4]4遗传学发展前景4.1遗传学与经济从经济方面看，遗传学将会对长线投资者带来利益，因为这是一种长期耐心投资的产业，它向众多产业部门扩展将使其成为垒球经济的一个日益重要的部分。从好的方面预测，遗传学到2025年将会占美国国内产值的20或达到2万亿美元的产值。遗传学除了早先人们巳经着重指出的在改善人类健康和防止疾病方面的散用外，它今后将会在诸如翻造与材料、能掉、环境工程以及物种的恢复与管理等领域具有广泛而奇妙的用途。比如农业与食品业目前就已在不断扩大利用遗传技术。遗传学的另一个潜在经济利益是旅游业。4.2农业方面在农牧业方面，遗传学的研究将占越来越重要的地位。许多动物、鱼类、昆虫以及徽生物的基因图谱将会被绘制出来，从而将使得有可能对它们进行更好的管理监控，并能操作它们的生长、繁殖和消灭。除此之外，在设计动物方面也有一定的优势。将制订出常规基因计划．以培育动物提供肉食，用于娱乐或作为宠物。牲畜将被通过基因操作，使其加速生长、缩短妊娠期井提高其营养价值。而在农业的害虫控制中，遗传技术可将信息索输入周围植物，以诱使害虫离开它们的捕5食品。另外也可通过基因工程来破坏害虫群体，使其绝育，这一方法治理虫害更为有效。还有就是通过基因工程使植物产生出本身的保护或排斥化台物，以增加其对害虫的抗性等等。未来的农民可能会几乎全面掌握植物基因技术，植物将会高产并具有对疾病、冰冻、干旱等不利条件的抗性它们将吉有从所未有的高蛋白、低油脂和更有效的光合率。成熟等自然过程也将被提高和控制。[5]遗传技术可能点燃农业的第二次绿色革命。合成土壤、适合土地现存条件的作物品种以及练台害虫防治技术有可能给如象印度这样一些人口尉增而农田又已疲乏过载的发展中国家带来转机。4.3遗传学与微生物在微生物领域，制造厂家可通过遗传学的知识将利用工程微生物来生产商品和特性化学品以及医药品和疫苗利用一些微生物常常可以象活工厂那样进行系列工作，以生产出有用的化台物。它们也将广泛地应用于农业、采矿业、资源更新、废物处理和环境净化。其中石油化学溅溢物的清除净化将是一个很重要的用途。发展所谓自杀微生物也是一个重要方面。这些工程微生物在完成任务后可通过自恭基因的表达而自毁，这些微生物将适用于那些具有危险破坏性的情况。特别是适用于治理那些固体的危险废弃物场地；同时也可用于化肥等农业用途。[6]4.4工业遗传学在工业领域，遗传技术将对许多工业部门具有日盏重要的影响，包括化学工程、环境工程、创造业、能源与信息技术等领域。它甚至会导致产生出一个兴旺的人造生命领域，如化学工程的生物化。即它巳体现出对复杂的生物相互作用的理解。基因技术将帮助化学工业从批量化学品转向诸如食品添加剂和用怍生物催化荆的工业爵等高附加值产品。4.5遗传学与制造业制造业也将变成生物化，因而制造将更培育过程。遗传技术在制造业上的用途将包括药品和其他化台牺方面的分子工程一原基DNA芯片，生物传感器和基于自组装等生物学原理的纳诺技术。基因工程也将有助净化环境。甚至可用于创造完全人工环境一比如人造空问站，海底站以至地造火星等。[7]遗传学和信息技术将和高级计算机配合工作。利用生物分子和光子处理器的生物光子计算机可能是迄今速度最快的开关系统。4.6遗传学与医学6除了上面所说的之外，遗传学可帮助提高人类的健康。遗传学将使医疗保健人员能不断提高其识别、医治和预防我们人类所继承的4000多种遗传疾病的能力。遗传学可能也用于精神意识的提高。当然，随着遗传技术导致社会产生出越来越多的具有更高智力和才能的儿童，一些具有挑战性的社会问题又会产生出来。比如乐观主义者可能预测未来的社会将是一个更为信息化