獲得性遺傳

獲得性遺傳是法國生物學家拉馬克首次提出的，1809年他在出版的《動物哲學》一書中系統闡述了最早的進化理論，他強調用進廢退、獲得性遺傳和動物意志在進化中的重要作用。他在研究動物習性和器官的相互作用中，提出了兩條著名的規律：用進廢退和獲得性遺傳，就是說生物在個體發育中由於環境的影響或器官的用進廢退獲得了新性狀，這種新的性狀可以遺傳給後代。他說：“某一環境約束的大變化，若在某種動物中成為恆常的變化，就會導出此等動物之新的習性是很明白的事。”同時指出機體因環境影響而獲得的特徵改變可以分辦兩大類：

1．由環境在短時間內直接造成的機體的改變，如肢體的殘缺等，這類變化是不能遺傳的；

2.在環境的長時間影響下引起的動物習性上的改變，引起的機體的改變，如某些器官過多或過少的使刑使之或者發達或者退化，這類改變是能夠遺傳給後代的。如長頸鹿脖子因環境改變改食高樹上的樹葉而逐漸變長；鼴鼠眼睛由於祖先世代穴居黑暗的地洞而丟失視力。他說： “一切緣於悠久的環境的影響，或緣於長久使用與長久廢而不用的關係，各個生物所獲得的改變——不論是屬於雌雄兩性的，或只屬於生產新個體者，都能因自然力而傳至下代子孫。”

1.草履蟲遺傳實驗

草履蟲表面有一種特異蛋白質，並且只能有一種類型的特異蛋白質。如果提高草履蟲的生長溫度數小時，再恢復原有溫度，可使特異蛋白質轉化為另一種形式的特異蛋白質，新形式的特異蛋白質可以代代遺傳下去。

2. 枯草桿菌遺傳實驗

枯草桿菌依靠細胞壁來維持它的桿狀性狀，當將細胞壁去除后，在特定的生長條件下，它們就會變成大小不等、形狀各異的無壁細菌體，這些無壁細菌體不但可以繼續繁殖，而且其後代也是無細胞壁的。

3. 藍綠藻遺傳實驗

藍綠藻是一種具有生物固氮能力的植物。它的固氮酶由H、D、K三種基因組成。在通常情況下，D、H兩個基因靠在一起，而K基因與它們之間則隔著一段由12000個核苷酸組成的DNA（脫氧核糖核酸）序列。當環境沒有氮源時，它的DNA上的這12000個核苷酸會被切下，“使K、D、H基因緊挨在一起形成一個獨立的操縱子，此時固氮酶就開始顯示活力，藍綠藻體內的生物固氮‘機器’才開始運轉。”

類似的還有“駢連體遺傳實驗”、“眼蟲藻色素體遺傳實驗”、“噬菌體傳導遺傳實驗”等。以上實驗從不同角度證實了獲得性能夠遺傳。但是意義（至少筆者這樣認為）並不是特別重大。具有重大意義的是以下這幾個實驗：

4. 凱恩斯實驗

1988年（之前），分子生物學家凱恩斯設計了一個奇妙的實驗。他們選擇一種有缺陷的大腸桿菌菌株，該大腸桿菌由於分解乳糖的基因有缺陷，不能利用環境中的乳糖作為食物，必須供給其他種類的糖才能使它們正常地生長和繁殖。這種大腸桿菌的每一代都有同樣的缺陷。不過，這些細菌也存在通過偶然突變讓基因恢複分解乳糖功能的可能性，但頻率很低。凱恩斯將大腸桿菌分成幾組，分別放入只含乳糖不含其它糖的細菌培養基中，放置時間是：當天放，一天以後放，二天以後放，三天以後放……246a

奇迹出現了，細菌剛開始時奄奄一息，隨著時間過去，少數細菌開始活躍，說明這部分細菌發生了突變，接著是更多細菌開始活躍，對比各個培養基，越早與乳糖接觸的，246a突變的細菌出現越多。

5. 細菌的天然的基因工程

1994年，另一些分子生物學家，仍然用大腸桿菌放在乳糖培養基中做實驗，這次大腸桿菌不是分解乳糖的基因有缺陷，而是根本失去了這個基因。但它還有自我挽救的餘地，在它的質粒上，有一段利用乳糖的基因。不過不幸的是，質粒上的這段基因中間多了一個鹼基，使基因實質上處於無效狀態。

如果細菌能把這個鹼基給刪除掉，那它就能活下去。但刪除掉鹼基的基因往往會產生負面作用（等於發生基因突變了），影響細菌的生理功能，甚至造成死亡。所以，凡是出現了刪除的地方，細菌往往又會調用專門的蛋白質工具設法把它們給補齊。刪除工作基本上是隨機進行的，而且修復也是隨機的，帶有很強的偶然性。也就是說，既要設法刪除掉多餘的鹼基，又要儘力阻止細菌的修復系統不要再把被刪除掉的鹼基給補齊。這兩者都“太難了”。“但細菌就真的做到了。它們利用自己天然的基因工程技術，啟動複雜的基因重組程序，其中涉及一系列的重組蛋白，最終成功地把那個多餘的鹼基刪除，然後再在那個位點降低修復工作的效率，或者不修復，這樣就得到了能利用乳糖的正常基因！”整個細菌因此活了下來。

6. “互救信息”增強細菌的抗藥性

細菌受針對性的抗菌素作用一般情況下全部死亡，但用的次數多了，個別細菌會發生突變，獲得抗藥性，這部分細菌就會繁殖開來，取代原來無抗藥性的細菌。

但《科技日報》報道了這樣一個事實：細菌的抗藥性與其它細菌的“教唆”有關。“數學物理學家艾倫·帕森斯和生物學家理查德·西爾在實驗室中分別培育了兩個細菌群落，一個置於普通的營養物中，另一個置於含抗生素的食物中，在兩個群落中間用一道塑料屏障隔開。在實驗過程中科學家觀察到，最初，接觸抗生素的細菌開始死亡，但是幾個小時后，這些奄奄一息的細菌又逐漸恢復活力。他們發現，這種現象只有在空氣流通時才會發生，而當兩個群落之間完全隔離開時（原文如此，可能指搬開或用更嚴密的屏障隔離），接觸抗生素的細菌將完全死亡。為此他們猜測，這些細菌可能是利用散發到空氣中的分子相互溝通的。”

7. 貝利·海爾的研究發現

2002年9月，美國《分子進化雜誌》刊登了洛克菲勒大學分子進化學家貝利·海爾（Barry Hall）的發現。“貝利·海爾和他的同事通過比較不同細菌株系中OXA β-內醯胺酶基因的序列重建了這個基因家族的進化史。”OXA β-內醯胺酶基因是這樣一種基因，它對消滅沙門氏菌和葡萄球菌的抗菌素有抗性。“研究人員發現，這些基因是分三次獨立的時機跳到質粒上的。用隨時間推移自然發生的遺傳變異的數目來估測這三次事件何時發生，研究人員確定，其中兩次轉移發生於幾百萬年前。”

獲得性是後天發生的變異，是生物在環境影響下所產生的後天新性狀的簡稱。獲得性能否遺傳？這是遺傳學中兩派爭論的焦點之一。 ·

早在1809年，法國生物學家拉馬克在所著的《動物學哲學》一書中就肯定地認為：生活條件和器官鍛煉影響下，肝獲得的新性狀是可以遺傳的。後來達爾文在所著的《物種起源》中，也承認獲得性可以遺傳。米丘林學派強調獲得性可以遺傳。如在養豬業中，在人為的條件下，形成了許多優良的品種，獲得了其祖先所沒有過的新性狀，體格變大，肉質變嫩，成熟變早、性情溫和等等，如果獲得性不能遺傳，這些事實又將如何解釋。

摩爾根學派認為：獲得性是不能遺傳的。由魏斯曼曾經進行過22代的老鼠斷尾試驗，結果每代仍有尾巴，因而他否認獲得性可以遺傳而創立了“種質學說。，認為種質受到環境影響也不起變化，身體在環境影響下可以發生變化，但不能遺傳給後代。

米丘林學派認為：魏斯曼的老鼠斷尾試驗，並不是生物體所產生的變異，而是外力的傷害。生物體對機械損傷和殘疾是不能遺傳的。例如給豬編號進行記錄，在其耳上剪了幾個缺刻，雖其父母都被剪過，而後代仔豬仍表現完整無缺。獲得牲的產生是由於生物體在生長發育過程中同化新的環境條件的結果。如果這種獲得的新性狀能影響性細胞的形成，那麼這類新性狀將會得到遺傳。由於生物體性細胞的遺傳保守性很強，可以削弱新性狀對性細胞的影響。因此，生物體發生變異的大小，影響新陳代謝過程的深淺，決定著遺傳給後代可能性的多少。

摩爾根學派用基因、遺傳物質來代替“種質”，認為遺傳物質是不變的，只有基因突變才能產生新的變異。基因突變包括兩方面：染色體畸變和基因突變（即點突變）。染色體畸變在顯微鏡下可以觀察到的，而點突變是化學性質上的改變。狹義的突變一般指的就是基因突變（即點突變）。如無角牛是如何發生的呢？他們認為牛的有角或無角是因為某些遺傳因子從一代到另一代有時會發生變化。並且已知無角犢牛在有角牛群中出現的比例約為二萬分之一，有角親代產生無角犢中是由於有角親代的遺傳因子發生突變的結果。