遺傳學(xué)史與遺傳學(xué)教學(xué)

摘 要:遺傳學(xué)教學(xué)中突出遺傳學(xué)史的教育，以遺傳學(xué)發(fā)展史貫穿遺傳學(xué)教學(xué)主線，以遺傳學(xué)發(fā)展史滲透遺傳學(xué)教學(xué)思想，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)21世紀(jì)創(chuàng)新人才。

關(guān)鍵詞:遺傳學(xué)史 遺傳學(xué)教學(xué) 教學(xué)主線 教學(xué)思想

中圖分類號(hào):Q3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-9795(2012)03(a)-0166-02

遺傳學(xué)(genetics)是一門探索生命起源和進(jìn)化歷程的學(xué)科，自1900年孟德爾規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)而誕生，一個(gè)多世紀(jì)以來，發(fā)展異常迅猛，至今已建立了30幾個(gè)分支學(xué)科。縱觀遺傳學(xué)發(fā)展的歷史，其學(xué)科間的滲透和交融、思想的碰撞與斗爭、對(duì)生命問題的深入探微，給后人以深思和啟迪，結(jié)合遺傳學(xué)史進(jìn)行遺傳學(xué)教學(xué)具有十分重要的意義。

1 以遺傳學(xué)發(fā)展史貫穿遺傳學(xué)教學(xué)主線

遺傳學(xué)的建立和發(fā)展大體上經(jīng)歷了兩個(gè)階段—— 經(jīng)典遺傳學(xué)和現(xiàn)代遺傳學(xué)，三個(gè)水平—— 個(gè)體水平、細(xì)胞水平和分子水平。遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容多而雜，涉及到遺傳學(xué)史的內(nèi)容卻很少，限于篇幅，大多數(shù)遺傳學(xué)教材僅在緒論一章以年代進(jìn)行簡單羅列，這僅僅能體現(xiàn)出遺傳學(xué)發(fā)展史上的幾個(gè)重要里程碑，而每一發(fā)現(xiàn)背后的人物、時(shí)代背景及其深邃的生物學(xué)思想更值得我們重視。筆者在多年的遺傳學(xué)教學(xué)中以“三條主線”[1]貫穿始終。

1.1 以代表人物為主線確立遺傳學(xué)的發(fā)展方向

翻開遺傳學(xué)發(fā)展的歷史，我們必然會(huì)注意到，一些代表人物在遺傳學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展中起到了十分重要的作用，他們代表著遺傳學(xué)發(fā)展的主流和方向，是超時(shí)代的人。

盡管孟德爾(Mendel)的偉大發(fā)現(xiàn)在他生前未能引起科學(xué)界的重視，但他所創(chuàng)立的顆粒遺傳理論無疑對(duì)19世紀(jì)廣為流行的融合遺傳觀念進(jìn)行了強(qiáng)有力的沖擊，他使遺傳學(xué)有了革命性的發(fā)展。

托馬斯·亨特·摩爾根(Thomas Hunt Morgan)和他的“蠅室”成員們以完美的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了孟德爾定律，一只白眼雄性果蠅成就了摩爾根的一系列雜交實(shí)驗(yàn)，不僅建立了遺傳學(xué)的第三定律—— 連鎖交換定律，而且通過實(shí)驗(yàn)第一次把一個(gè)特定的基因定位在一條特定的染色體上，并確立了基因的染色體學(xué)說，成功的繪制了第一張染色體圖。

1953年，沃森(Watson)和克里克(Crick)發(fā)表在《自然》雜志上只有一頁篇幅的文章震驚了整個(gè)科學(xué)界。雙螺旋結(jié)構(gòu)模型一直是分子遺傳學(xué)的標(biāo)志，它不只是單純的一個(gè)分子結(jié)構(gòu)模型，而是由此最終解決了生物學(xué)的中心問題:基因如何復(fù)制，遺傳信息怎樣傳遞？基因物質(zhì)本性的確定以及有關(guān)基因精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究，使得基因與性狀的關(guān)系、基因的表達(dá)調(diào)控等一系列問題迎刃而解[2]。生命是什么？這個(gè)長期困繞科學(xué)界的問題，也由這兩個(gè)性格迥異卻有著共同興趣的年輕人在他們所搭建的“金螺旋”里找到了答案。

1.2 以時(shí)代背景為主線劃分遺傳學(xué)的發(fā)展階段

恩格斯在《自然辯證法》一書中分析自然科學(xué)的發(fā)展史時(shí)指出:“科學(xué)的發(fā)生與發(fā)展一開始就是由生產(chǎn)決定的”。遺傳學(xué)也和其它學(xué)科一樣，其產(chǎn)生與發(fā)展和時(shí)代背景是相適應(yīng)的。

19世紀(jì)末葉，一些資本主義國家進(jìn)入了迅速上升的時(shí)代，畜牧業(yè)中家禽、家畜的育種工作已取得顯著成效;作物的雜交和品種改良也正在進(jìn)行。要使這些工作取得進(jìn)一步發(fā)展，科學(xué)理論必須跟上。1900年，孟德爾規(guī)律在不同國家、不同植物研究上得以顯現(xiàn)，其獨(dú)特的觀點(diǎn)、方法和理論使遺傳學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科誕生了，摩爾根等人的工作進(jìn)一步完善、擴(kuò)展了孟德爾理論，使遺傳物質(zhì)由抽象而成為實(shí)體性物質(zhì)，同時(shí)把孟德爾的“遺傳因子”、魏斯曼的種質(zhì)構(gòu)造單位—— “決定子”和約翰遜的“基因”概念統(tǒng)一了起來，為19世紀(jì)和經(jīng)典遺傳學(xué)劃上了一個(gè)圓滿的句號(hào)。

20世紀(jì)40年代，曾經(jīng)在戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大作用的細(xì)菌學(xué)家又將遺傳學(xué)拉上了一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這一階段，人們普遍以微生物作為研究對(duì)象，同時(shí)將生化手段與遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。1944年，艾弗里(O.Th.Avery)等人的細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)有力地證明了DNA是遺傳物質(zhì)，這是一個(gè)關(guān)鍵性的發(fā)展。在此之前，人們一直認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳學(xué)的基礎(chǔ)，而DNA只是蛋白質(zhì)的一種不怎么重要的附屬品，所以無論從思想上、方法上看這都是一次突破，它直接導(dǎo)致了分子遺傳學(xué)的誕生。這一時(shí)期在遺傳學(xué)理論研究中所建立的第2個(gè)里程碑，可以說是謬?yán)?J.H.Muller)等開拓的理化誘變，這一科學(xué)理論的提出從根本上解決了生物變異“源”的問題[3]，同時(shí)也給予了人類在生產(chǎn)實(shí)踐中直接控制生物變異的手段，使遺傳育種學(xué)家不僅節(jié)省了空間和時(shí)間的浪費(fèi)，而且找到了定向突變的可能性，毫不夸張地說，謬?yán)盏睦砘T變?yōu)楹髞淼倪z傳工程播下了種子。

20世紀(jì)70年代以來，遺傳學(xué)與多門學(xué)科的完美結(jié)合以及DNA重組技術(shù)、RNA重組技術(shù)、PCR技術(shù)、YAC技術(shù)、DNA順序測(cè)定等[4]實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷發(fā)展，遺傳學(xué)正在進(jìn)行著一場(chǎng)前所未有的革命，21世紀(jì)的遺傳學(xué)必將成為眾所矚目的焦點(diǎn)。

1.3 以思想體系為主線達(dá)到遺傳學(xué)的完整與統(tǒng)一

1900年以前的遺傳學(xué)說處于一片混亂之中，“泛生論”、融合遺傳、獲得性遺傳等理論廣泛流行，尤其是達(dá)爾文在他論“變異規(guī)律”的著作中，交織著各種混亂的思路，他關(guān)于遺傳機(jī)理的討論也是如此。這些理論不會(huì)提出如孟德爾所出現(xiàn)的那種簡單的、可重復(fù)的比例數(shù)，所以，沒有人能理解同時(shí)代的孟德爾所系統(tǒng)闡明的遺傳基本規(guī)律也就不足為奇了。

1900年以后，以摩爾根學(xué)派為主要代表，20余年潛心研究純粹遺傳學(xué)問題，于1928年出版《基因論》專著，對(duì)基因這一遺傳學(xué)基本概念進(jìn)行了具體而明確的描述，基因?qū)W說實(shí)現(xiàn)了遺傳學(xué)上的第一次理論綜合[5]。

從20世紀(jì)40年代至今的半個(gè)多世紀(jì)以來，人類在認(rèn)識(shí)和處理基因的道路上取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，“一個(gè)基因一個(gè)酶”假說，是比德爾(Beadle)和塔圖姆(Tatum)于1945年正式用如此簡潔的語言表達(dá)的劃時(shí)代的思想;“中心法則”合理地說明了核酸和蛋白質(zhì)兩類大分子在細(xì)胞生命活動(dòng)中的聯(lián)系和分工，并以雅各布(Jacob)和莫諾(Monod)提出的基因調(diào)控的操縱子學(xué)說為分子生物學(xué)劃上了一個(gè)階段性的句號(hào)。遺傳密碼和對(duì)遺傳物質(zhì)調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)是繼達(dá)爾文進(jìn)化論和細(xì)胞學(xué)說之后對(duì)生物界統(tǒng)一性的又一次大總結(jié)，操縱子的發(fā)現(xiàn)則揭示了核酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系，也表明了機(jī)體與環(huán)境的關(guān)系，同時(shí)也為發(fā)育和分化問題提供了線索[6]。

2 以遺傳學(xué)發(fā)展史滲透遺傳學(xué)教學(xué)思想

遺傳學(xué)作為自然科學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，一開始就有其獨(dú)立的觀點(diǎn)、方法和理論體系。所謂獨(dú)立的觀點(diǎn)，是一種能夠和其它自然科學(xué)區(qū)別開來的見解:決定生物特性的主要因子是基因，基因能從親代傳給子代，基因或者通過多種基因的重組支配著生物的特性。作為其方法，是人工交配、細(xì)胞學(xué)檢查、結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理及數(shù)理分析。作為理論體系是基因的顯性和隱性、分離法則、自由組合法則、連鎖交換、基因型與表現(xiàn)型，還有現(xiàn)代的從核酸到蛋白質(zhì)合成的“中心法則”，以及目前開展的基因組學(xué)和生物信息學(xué)等研究，這些都已經(jīng)匯總為統(tǒng)一的知識(shí)，而且它是和自然科學(xué)不矛盾的，這就是遺傳學(xué)。

之所以提出遺傳學(xué)教學(xué)思想，是因?yàn)樵谏飳W(xué)其它領(lǐng)域內(nèi)，再?zèng)]有比遺傳學(xué)領(lǐng)域中有更多的傳統(tǒng)錯(cuò)誤了，這些錯(cuò)誤是把宗教和科學(xué)的概念相混淆而成的。神創(chuàng)論和預(yù)成論根本談不上對(duì)遺傳物質(zhì)的探索，甚至對(duì)遺傳現(xiàn)象的正確理解也是做不到的。達(dá)爾文的進(jìn)化論雖然使生物學(xué)研究徹底擺脫了宗教的羈絆，但他關(guān)于遺傳變異機(jī)制的“泛生論”終究沒有擺脫預(yù)成論的陰影[7]。

20世紀(jì)初期，孟德爾論文重新問世后不久，其獨(dú)特的理論、觀點(diǎn)和方法得以迅速傳播，他提出的遺傳因子(后改為基因)成為遺傳理論的核心概念，這一時(shí)期以摩爾根于1928年發(fā)表《基因論》達(dá)到頂峰。基因理論不僅成功地解釋了孟德爾定律中關(guān)于分離和自由組合的現(xiàn)象，而且對(duì)諸如伴性遺傳、基因重組、基因突變等難題也給出了相應(yīng)的答案。因此，基因理論贏得了科學(xué)界越來越多的支持并很快發(fā)展成一種新的、更具解釋性的理論。幾十年來，圍繞基因科學(xué)界廣泛合作，導(dǎo)致建立了一個(gè)遺傳學(xué)家的科學(xué)團(tuán)體;探索基因揭示生命本質(zhì)，導(dǎo)致了一個(gè)深刻多產(chǎn)的以及具有高度解釋能力的科學(xué)理論的發(fā)展;改造基因創(chuàng)造具有優(yōu)良性狀的生物新類型，導(dǎo)致了一個(gè)服務(wù)于社會(huì)、造福于人類的一門新型學(xué)科的廣泛應(yīng)用。

然而，我們也不會(huì)忘記20世紀(jì)30年代李森科偽科學(xué)肆虐對(duì)蘇聯(lián)遺傳學(xué)界長達(dá)30年的毀滅性摧殘，更不會(huì)忘記這場(chǎng)風(fēng)波在50年代給我國遺傳學(xué)界及遺傳學(xué)家?guī)淼膽K痛教訓(xùn)[8]。

3 結(jié)語

遺傳學(xué)在整個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域的地位日益突顯，在遺傳學(xué)教學(xué)過程中，把握遺傳學(xué)教學(xué)主線，滲透遺傳學(xué)教學(xué)思想尤為重要。遺傳學(xué)的發(fā)展歷史本身就是一部極好的遺傳學(xué)教材，在其中起到了穿針引線的作用。通過遺傳學(xué)史的學(xué)習(xí)，不僅在遺傳學(xué)教學(xué)上主題明了，生動(dòng)有趣，而且能極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的興趣，積極地投身到我國遺傳學(xué)事業(yè)的發(fā)展中去。

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