發現生物突變和進化的機制

劉元凱

（黑龍江省農業科學院園藝分院，哈爾濱150060）

?

發現生物突變和進化的機制

劉元凱

（黑龍江省農業科學院園藝分院，哈爾濱150060）

摘要：發現了只有正在融合的兩性細胞才是執行突變的場所，只有不利于生存的因素發出的信息，才能引起生物體產生應對信息,這正是生物為不斷完善自身生存能力需要的有利信息。短促的兩性細胞融合時間恰與應對信息同時發生，才能給子代留下一份應對信息的記憶，在一定條件下穩定遺傳。幾個免疫植物病害的實驗都證實了這項論證正確，突破了人工免疫的抗性不能遺傳的世紀難題，應用前途廣闊，易普及。

關鍵詞：兩性生物；突變機制；生物進化；兩性細胞；細胞融合；異常因素；應對信息

農作物靠化肥增產，靠農藥治病蟲，越來越令每個人擔憂食品的安全，解決的根本途徑是創新光合效力高和抗多種災害的植物資源。對此，世界大多數國家都投入了很大人力和財力，科學工作者從物理、化學、和太空技術入手，研究創新的途徑，但努力了幾十年沒有提出一個可通用的方法，于是，科研人員把希望寄托在轉基因技術上，熱度不斷升高。

世界上某大型轉基因公司，給玉米、大豆轉入了抗蟲、抗除草劑基因，商品化效益巨大，但在提高光合效率方面的商品很少，表明了已掌握的轉基因技術應用范圍小，更沒有涉及動物。從其30多年的巨大投入來看，研究進度緩，說明這條研發路線還不能成為大眾研發的方向。

一個基因的功能作用的發揮，需要相關基因配合，以調動職能器官表達生命勢態。例如，A向B伸出一只要握手式的手，對B就是一個指令，B通過視覺系統、神經系統、肢體運動系統的有關功能基因的聯鎖反應，就伸出了應對的手。也就是說，一個功能基因的啟動，激發了相關基因進行連鎖反應，才表現出應答勢態，足見基因間有一種嚴密的生態關系。只把每個基因當作一個獨立性狀的載體就貌合神離了。轉基因技術能把一個基因轉到受體的基因鏈上，但很難轉入其協調的生態關系，這也許就是轉入難度大和產生后慮的原因所在。

研究生物突變機制，明了其功能結構和運行規則及其與環境的關系，順勢引導生物自主突變，避免損傷其內因間的生態環境是上策。

兩性生物起源于5.7億年前，經過億萬次磨練的突變，已擁有700多萬種。它們的突變機制是看不見摸不著的，不是實驗方法能解決的，只能先進行理論論證后求證。

1論證的路線和方法

這是一個無法用實驗科學研究的問題，只能采取理論論證。用哲學的觀點，辯證思維和抽象思維的方法，從平凡的、熟悉的自然知識和自然現象了解有關共性；歸納共性找規則并注意發現特殊矛盾。合乎生態關系的組合規則可以發現原理。分析有關特殊矛盾產生的原因符合所得原理就完成了一個論點。

2對突變機制的論證

突變機制是5.7億多年前開始有了兩性器官［1］以后逐漸完善的，所以本論證是對5.3億年前以來兩性生物的突變機制進行論證。

2.1與突變有關的廣義生物學問題

2.1.1生物的秉性

秉性是生物穩定遺傳的生命性格，兩性生物高低層次多、種類龐大，生活軌跡和習性大不相同，又各生活在千差萬別的環境中，但它們生活的目標是一個，要世世代代生存下去。要生存就要適應不斷變化的環境。要適應不斷變化的環境，就要不斷完善自身的生存能力。人出生后，隨著歲月增長，無須教誨就會自覺自動學爬、學坐、學站立、學走路，一直學到老，體現了生物有不斷完善自身生存能力的自然力，諸如此類現象很多，透射出一股強勢的“生命的自然力”。如果哪種生物缺乏這種自然力，它還能存在嗎？因此，不難看出生物的秉性就是為了適應環境，不斷向著完善自身生存能力的方向前進。

2.1.2生物與環境的關系

地球上的光、水、熱、氧及營養物都是無生命的，只能對生命物發展起供應作用，沒有調理能力。而生物是些生命體，能有意識的行動，遇到不良條件時，或進行適應變異，或就地休眠，或遷飛到異地以躲避不利的生存條件。這就可以明了在進化過程中，生物是在有意識行動，環境是在無條件普惠，生物是發揮進化功能的主體，修正了達爾文的生物進化是自然選擇的觀點。

2.1.3兩性生物的突變機制相同

生物是由低級向高級步步突變而來，初期的兩性生物經過5億多年突變至今，生物的門類仍然穩定，層級不亂，反映出它們的突變機制相同。包括動物和植物在內的各種生物生命體的基礎結構都是細胞和由細胞組成的各種器官；而各種生物的細胞結構是大同小異的；同類生物的功能器官的功能作用也大同小異，反映出生物們都不約而同的有章法而不亂的，由低級向高級進化著，都受控于同一個機制進化著。特別是各種生物的營養生長與生殖生長功能的關系協調十分相似，就可以進一步認定各種兩性生物突變的機制是相同的。以上3條建立了論證問題的規矩。

2.2突變機制構成的生物學基礎

前人研究表明，人類與黑猩猩在500萬年以前就走向了各自獨立變異和進化的道路，到現在看，兩者的性狀差異巨大，但決定生物體性狀遺傳的基因，在人體中還有98.77%的數量與黑猩猩相同［2］，足見基因的穩定性相當頑強。再從微觀上看，現代科學已經發現，構成基因的DNA能存活數十萬年不變［3］，更加證實了基因的穩定性。生物體都由細胞組成，基因是每個細胞的核心結構，決定穩定遺傳的主體，所以生物體及其每個細胞都是相當穩定的。但寒武紀物種大爆發［4］和中國每年出生先天性殘疾嬰兒80萬～120萬［5］，全世界達4 000多萬，無疑都是一些突變現象。從矛盾的對立角度看，既然穩定性占住了生物體的每個細胞，就不可能有突變性立足之地。但是，從生物進化的全過程來看，缺少了穩定性或突變性，都不會有今天的生物世界。可見每個生物體內還是有突變性的立足之處。

2.3突變機制的結構與運行規則

2.3.1生物體具有執行突變的“場所”

從胚胎學常識可以推斷，只有精子和卵子（兩性細胞）要進行融合，開始產生胞間連絲時起，雙方才消去穩定性，撤去排異作用，才能進行細胞融合。卵細胞把精子中的遺傳物質全部吸納過去進行兩性細胞融合時，才是執行突變的唯一場所。子代無不具備雙親的幾乎全部的特征特性，反映了卵細胞具有強悍的納新能力。子代是雙親最大突變的體現，也只能在兩性細胞融合時完成。

2.3.2誘變因素是異常信息

客觀因素可分為物質因素和信息因素。物質因素不能直接進入卵細胞，因為人體卵細胞即使在成億個精子包圍中也只允許一個精子進入，更不允許其他物質進入，否則就不會有性狀基本整齊地代代相傳的后代。通常的信息種類不影響生物生命的正常活動，否則，生命就會雜亂無章。引起突變的是異常信息，如唐朝王燾在《臺外秘要》［6］中記述了強雷電及暴風雨時受孕，引發多種先天性殘疾。劉瑞昌先生報道［7］，青藏高原的玉樹地區，是中國先天性心臟病兒出生率最高的地區，是低海拔地區的3～4倍。另外，中國國家氣象局網站記錄了那里是中國的特高雷電區。筆者把這兩份資料嫁接起來，正與王燾記載的現象相符，折射出異常因素引發突變的作用。筆者曾發現，西瓜在兩性細胞融合時，遇上暴雨打擊塑料棚模造成強噪音的，子代苗全部出現生長點簇生現象。此外，懷疑噪音對先天性殘疾影響的報道不少，也是一種烘托。因此可以看出，只有足以影響生物正常生存的因素發出的信息才能成為引變的信息。盡管如此，這還是一個單薄的觀點，但因為它能無縫對接于整體論點才確定成立。

2.3.3不利于生存的信息轉變成了有利于生存的信息

人體受到病菌侵染會發燒，是一種應對反應。受到不良信息的影響自然會產生應對信息。應對信息是本體的產物，自然是有利于生存的信息。

2.3.4產生突變的規則

既然兩性細胞進入融合時營造了突變的“場所”，又具強悍的納新力，作為生物體應有的謀求完善自身生存能力的應對信息就自然會被納入“場所”，在有關載體上留下應對信息的記憶。前人已經報道一些兩性生物的性細胞融合的時間很短，在0.5h左右，信息的行程更快捷，故兩者能夠相遇的時間很短促。因此，引變出的應對信息得以留下，還必須是兩性細胞融合的時間與產生應對信息的時間同時發生。這就是突變的關鍵條件，或稱“規則”。以后1～2代在不利于生存條件下穩定遺傳。

2.4突變機制論點的實驗與展望

突變機制的理論構建了植物人工免疫的步驟和方法，按上述時間要求用蕪青花葉病毒TuMV黑2株系毒原［8］，免疫高感病毒病（發病率100%，病情指數56.80）的大白菜二牛心品種一次，經過2代接種篩選，獲得了高抗的586－1品種，發病率為0，解決了大白菜生產的重大災害，已穩定使用了十多年。近年又用病毒免疫724大白菜，用西瓜枯萎病毒素免疫西瓜枯萎病，都已獲得高抗病后代。證明了本理論的實用性。同樣的道理，本理論自然可用于農作物抗鹽鹼、抗旱、抗除草劑免疫，也有可能用于提高光合作用效率和動物免疫等。因為操作是符合生物的生態關系的，所以是安全的。其他單位在玉米上免疫除草劑也初見成效。

3　　結論

創新生物資源是人類生存的戰略項目，研究了半個多世紀還在爬坡。本項論證用哲學的觀點，從平凡的自然現象中，歸納有關共性，辯證產生異常現象的原因，終于發現了生物突變的機制。生物體的每個細胞都由穩定性狀遺傳的基因所控制，只有精子和卵子融合時才撤消穩定性，因此只有正在融合的兩性細胞才是可產生突變的場所。物質和一般性信息都不能直接引起突變，只有不利于生存的因素刺激生物體，體內產生應對信息才能引起突變。因此用不利于生存的物質或信息刺激生物體產生應對反應的時間，調整到兩性細胞融合時的時間，就能給下代留下突變的記憶。這項理論在農作物上已成功應用于免疫病害，也可能用于抗旱、抗鹽鹼、抗除草劑等，也許還可用于提高植物的光合效率、免疫動物病害、減少人類先天性殘疾產生。因為不傷及生物的正常生態鏈，所以安全可靠。

億萬個突變串聯起了生物進化的過程，所以突變機制就是進化的機制。生物種類之所以千變萬化是因為在不同環境中進化的結果，而突變機制是一樣的。

參考文獻：

［1］瑪麗·蘿卓.新物種化石標本［N］.大公報，2008- 03- 24.

［2］國際科研小組.人與黑猩猩基因差異［N］.參考消息，2002- 01- 05.

［3］美國科學雜志評選.十年來改變世界的十大發現［N］.參考消息，2010- 12- 17.

［4］劉元凱.寒武紀物種大爆發原因的探討［EB/OL］.新浪網(2010- 11- 02) ［2016- 01- 07］. http://blog.sina.com.cn/s/blog_575ebe4d0101f70a.html.

［5］中國衛生部.婦幼保健和社區［EB/OL］.中國新聞網（2011- 09- 09）［2016- 01- 07］.

［6］王燾.外臺秘要［M］.北京：人民衛生出版社，1955.

［7］劉瑞昌.高原地區兒童先心病流行學的研究［J］.高原醫學，1983，（S1）.

［8］劉元凱，劉栩平，路文長，等.中國蕪菁花葉病毒（TuMV）株系分化研究［J］.科學通報，1989，（21）：1660.

Discovery of Mutation and Evolution Mechanisms of Organism

LIU Yuan-kai
(Horticulture Branch Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150060, China)

Abstract:This study found that mutational place occurred only when bisexual cells are fusing, only by the spread of adverse information can make organism response to the information, which is advantageous information organism needs to constantly improve the viability of their own. The short time of bisexual cell fusion just occurs simultaneously when responding to information, which leaves a memory of response information to offspring, and makes stable inheritance under certain conditions. Several disease experiments of immune plant have confirmed the correction of this argument, which break the problems that artificial immune resistance can not be genetic, it is worthy of application.

Key words:Bisexual organism; Mutational mechanism; Biological evolution; Bisexual cell; Cell fusion; Abnormal factor; Response to information

作者簡介：劉元凱（1930-），男，湖南攸縣人，教授級研究員，中國植物病理學會前理事，原國家科學技術委員會攻關局聘農業專家，國務院授予科技特殊貢獻獎，從事植物病理學研究。1990年農業部成果處組織國內專家評審，對中國蕪菁花葉病毒（TuMV)的研究達到了國際領先水平。本項研究在退休后自籌，有經驗可供應用。

收稿日期：2016- 01- 07

中圖分類號：Q349

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）03-0154-03