协调性遗传.doc

生物与自然环境之间是紧密相连的，它们是一个不可分割的统一整体，生物各种各样的生命活动都与自然环境的作用联系在一起，对于生物的遗传和变异也不例外。从生物与自然环境高度统一的角度，生物的性状是遗传还是变异，取决于自然环境是否发生变化、生物的性状与相应的自然环境是否协调一致。当自然环境发生变化时，相应的生物性状就不再与自然环境相协调，也就会发生变异；当自然环境保持不变时，生物的性状当然就与自然环境保持协调，也就会遗传下去。当生存环境发生变化的时候，生物与生存环境之间出现了矛盾，生物性状的变异就是在这种矛盾中产生的，新形成的性状化解了生物与其生存环境之间的矛盾。水生植物向陆生植物进化的过程中，由于所处水环境的变化，水生植物的性状发生一系列的变异，逐渐形成适应陆地环境的陆生植物。“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”出于我国的晏子春秋一书中，书中说“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何？水土异也。”本来是用来比喻由于人生活在不同的环境中性格和品德会发生变化的，但是它对我们认识生物的进化也是有重要意义的，反映了自然环境变化对生物变异的直接作用。有人将美国的一种脐橙引进到我国南方地区进行种植，得到的脐橙与美国口味相差较少，但脐橙的外观差别明显。后来发现，在我国南方种植脐橙的地区内微生物环境与美国种植脐橙的环境中微生物显著不同。昆虫的滞育受一些激素的调节和控制，而激素的产生与环境的诱导作用直接相关，所以昆虫的滞育与环境的作用关系密切。科学研究表明，家蚕食管下神经节分泌的激素，能决定雌蛾产生滞育卵，此神经节的分泌活动受脑控制，而脑就是在长光照和高温的刺激下促使食管下神经节产生滞育激素而使雌蛾产滞育卵的。昆虫的滞育与环境作用密切程度不一样，有的受环境影响较大，有的受环境影响较小。在专性滞育中，昆虫发育到一定的阶段即进入滞育，似与外界因素无关，仅取决于遗传性（应该是由于与该滞育相关的环境因子没有发生变化，极其稳定，给我们一种与环境无关的错觉，我们就认为其完全取决于自身的遗传系统）。在兼性滞育中，有的受光周期的调节控制，有的受温度的调节控制。白人长期生活在高纬度地区，每一代都保持着白色的肤色，但是当他们到了低纬度的赤道地区时，它们的肤色就会变黑。类人猿因为离开了森林，生存环境发生巨大变化，形成了直立行走的习性。促进了大脑的发育，进化出了灵活的上肢和发达的下肢。我们之所以将生物性状的遗传完全归因于生物本身，是由于生物所处的生存环境是稳定的，环境的稳定性导致了我们对其作用的忽略，一直在默默地奉献着。我们平时可能都不会考虑地磁场对生物的影响，好像已经习惯了，但是地磁场对生物的影响确实存在。信鸽利用地磁场确定飞行路线，头部有感应地磁场的结构系统，可以断定地磁场参与了该结构系统的起源。平时我们所说的生物性状的遗传和变异，涉及的时间尺度较短（常常一两代或者三四代的实验研究），自然环境的特征是稳定的，可以不考虑自然环境的作用；而当我们分析生物进化过程中的遗传和变异时，则必须要考虑自然环境的作用，涉及的时间尺度达几十万年几百万年甚至几十亿年，自然环境起着决定性的作用。有些生物变异可以遗传，有些生物变异不可以遗传，到底哪些生物的变异可以遗传，哪些生物的变异不可以遗传呢？生物的变异性状是否具有遗传性根本原因在于引起该变异性状的自然环境变化是否稳定存在、该变异性状是否与自然环境相协调一致。引起变异性状的自然环境变化是否稳定存在、变异性状是否与自然环境相协调一致，二者的本质是相同的。如果引起变异性状的自然环境变化稳定存在，那么变异性状也就必然与其所处的自然环境保持着协调一致。杂交育种是我们培育品种的一个重要方法，所得的品种具有很多明显的优势性状，我们称之为杂种优势，表现为器官发达、产量增加、抗性增强等。杂种优势一个重要的特点就是具有不稳定性，很多杂交品种在杂种二代就没有任何优势性状可言。杂种优势之所以不能稳定遗传就在于它的优势性状与自然环境是不协调的、不一致的，自然环境会诱导它自身的遗传物质系统重新组织，导致优势性状消失。转基因生物容易发生基因不表达现象，就是因为转基因与其它分子不兼容的缘故，而且即使当时基因表达了，在繁殖几代之后也会发生严重的基因沉默，相应的性状退化消失，这就是性状与自然环境不协调一致的缘故。人的皮肤受到强烈光照的照射，皮肤会变黑。这是因为皮肤细胞里受到太阳光的照射，会产生黑色素。当强烈的光照不是一种偶然性环境变化而是一种系统的气候变化时，皮肤变黑的特征也会遗传给下一代，黑种人黑皮肤的形成就是如此。如当一个地区，由于地壳的缓慢运动或高山的出现，导致了当地气候的变化，如温度、光照、降雨量等自然环境因子的持续性变化，这些变化诱导引起的生物变异就具有遗传性。然而，如果仅仅是某一段时间的短暂干旱或者高温所引起的生物变异就不具有遗传性。同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，就表现出了两种不同的形态。前者呈扁平状，后者深裂而呈丝状。这种现象表明，在不同的环境条件下，同一种基因型的个体，可以有不同的表现型。我们假如水毛茛完全生活在水中，突然有一天由于水位的降低，它的叶子暴露在了空气中，接着叶子的形态发生了上述的变异。我们认为这种变异是可遗传的还是不可遗传的呢?我们或许认为这不是可遗传变异。但是，如果水位降低的变化稳定存在，这样的变异不就可以稳定地遗传下去吗？所以，是否为可遗传变异关键不是DNA是否变异，而是该变异是否与环境相协调统一。澳大利亚桉树是植物中一种高大的树种，它高达一百多米，支撑其庞大身躯的是它特别坚硬的木质。然而，当这种树木引进到美国种植时，在美国生长的桉树则大不相同。它的木材很容易弯曲，裂纹较多。后来研究发现，桉树在美国的生长过快，因而材质较差。在澳大利亚，桉树的生存环境中存在的一些昆虫、真菌等会减缓其的生长速度，桉树木材是坚硬的。当没有病虫害时，桉树的快速生长使得木材极差。当然，桉树的生长还和当地气候、温度等自然环境因子的诱导有关。生存环境的改变直接诱导了桉树的性状变异，只要还是在美国当地的环境中种植，这些变异就会在下一代中同样表现出来，具有遗传性。生物的变异性状是否具有遗传性不在于是否发生在DNA分子水平，即使是生物的变异性状发生在DNA分子水平，相应的性状只要不与环境相协调一致，也会由于自然环境的诱导作用而使相应的基因发生沉默，从而使该变异不能遗传给下一代。某一物种迁移到某一寒冷的环境中后，该物种的抗寒机制会得到加强，同时表现出相应的抗寒特征，显然相应的抗寒特征是可以遗传的，当然前提就是环境的寒冷特征是持续存在的，也可以说物种的抗寒特征与环境的寒冷是相协调、相统一的。非DNA分子水平的生物变异只要与环境相一致，也是会遗传给后一代的。物种的性状是否具有遗传性随着时间的变化而变化，某一变异性状在这一段时期内具有遗传性，在另外一段时期内由于环境发生变化就不能遗传了。类人猿在进化成人类之前，生有长长的尾巴，厚厚的毛发，巨大牙齿，这些性状代代相传，具有遗传性。但是，当类人猿进化成人的时候，这些具有遗传性的性状就不再具有遗传性了。可以想象当人所居住的生存环境发生变化的时候，人的很多性状也就不会再遗传了，狼孩的事例就是最好的说明。我们知道条件反射能否稳定存在关键在于环境。当你喂狗时，如果你一直以某一信号产生后就喂其食物，狗就会逐步建立起听到信号就认为是要喂其食物的条件反射。但是，当一段时间你只发出信号而不喂其食物时，依靠外界环境建立起这种条件反射就会逐渐消失。对于生物的变异也是如此，即使生物的变异发生在DNA分子水平，只要与环境不协调一致，这样的变异也会发生基因沉默而不具有遗传效应。生物性状的遗传讲的是不变，变异讲的是变化，遗传是相对的，变异是绝对的。任何一种性状都可能由于自然环境的变化而发生变异，故没有绝对的遗传。自然环境的变化特征决定了生物的变异性状是否可以遗传，是否具有进化意义。当自然环境的变化是一种区域型的整体变化时，这样的变化常常具有规律性、稳定性、长期性，诱导引起的变异也就具有规律性、可遗传性，具有进化的意义。当自然环境的变化是一种偶然性的变化时，这样的变化常常