生物的遗传和变异

生物的遗传和变异，就是指生物体的性状会从亲代传给后代，有的后代性状会发生变异。谚语“种瓜得瓜，种豆得豆”、“猫生猫，鸭生鸭”、“一树结果，酸甜各异”、“一猪生九子，一窝十个相”，就是对遗传和变异现象的生动描述。

生物都具有遗传和变异的现象。这是什么原因呢？从19世纪60年以来很多生物学家对此进行了深入详细的研究。1865年奥地利生物学家孟德尔通过豌豆杂交实验，提出了生物的性状，是由遗传因子控制的，但是当时所说的遗传因子仅仅是逻辑推理的概念。20世纪初期遗传学家们通过果蝇的遗传实验，认识到细胞核中染色体含有起遗传效应的基因，从而得出了染色体是基因的载体的结论。但是，对于基因的化学组成还不是很清楚。直到20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，科学家们通过实验证实，起遗传作用是染色体中的DNA（脱氧核糖核酸的简称）分子。DNA是长链状而且具有双螺旋结构的分子（图1），每条染色体上一般只有一个DNA分子，一个DNA分子中包含多个基因，可以说，DNA是主要的遗传物质。基因是DNA上有遗传效应的片断。

染色体、DNA和基因的关系如图2所示。

每一种生物的体细胞中，染色体的数目是特定的，并且通常是成对存在，例如，人体细胞中有23对（46条）染色体（图3），狗是39对（78条），水稻有12对（24条）。常用作遗传研究的果蝇只有4对（8条）染色体（图4），在人体中这些成对的染色体，一条来自父亲，一条来自母亲。

在体细胞中，每条染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子带有一定数目的基因（据科学家估计，人类可能有3000个不同的基因，果蝇有1300个），不同的基因就含有不同的遗传信息。现代遗传学研究认为：这些不同的基因分别控制着不同的性状。因而就可以说：基因是决定生物体性状的基本单位。子代与亲代在性状上相似，是由于子代获得了复制的一份DNA，即该DNA上基因的缘故。

生物的亲代与子代的性状发生变异现象，也是很普遍的。其中有的仅仅是由于环境因素的影响造成，没有引起生物体的遗传物质，即DNA上基因组成变化，因而不能遗传下去，这属于不遗传变异。例如，有的人经常在太阳下工作，皮肤的颜色会变得黑黑的，但是他们的子女并不一定是“黑孩子”……。有的变异现象是由生殖细胞内的遗传物质DNA上基因组成改变引起的，因而能遗传给后代，这属于可遗传变异。例如，1956年，我国农学家在栽培的南特16号水稻植株中，选择出自然发生的矮杆变异株，培养成矮杆南特新品种。20世纪60年代，通过杂交技术使水稻的矮杆性状基因与高产性状基因重新组合，培育出一批矮杆、高产的水稻新品种，从而解决了水稻倒伏减产问题。又如，十年前，我国农学家应用重组DNA技术，把抗虫的基因转入棉花的细胞中，培育出了转基因棉花植株新品种。栽培这新品种（转基因）棉花，就能有效地防止棉铃虫的危害，从而提高棉花的产量。