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第二节 遗传学的发展史
作者:农学院    文章来源:浙江大学精品课程网    点击数:5216    更新时间:2007/7/5
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  一、现代遗传学发展前:
  1.遗传学起源于育种实践:
  人类生产实践遗传和变异选择优良品种
  2.18世纪下半叶和19世纪上半叶期间,拉马克和达尔文对生物界遗传和变异进行了系统的研究:
  ① 拉马克(Lamarck J. B., 1744-1829)
  * 环境条件的改变是生物变异的根本原因。 
  * 用进废退学说;如长颈鹿的颈 、家鸡的翅膀。  
  * 获得性状遗传学说。

 
  ② 达尔文(Darwin C.,1809-1882) :
  广泛研究遗传变异与生物进化关系
   
  * 1859年发表《物种起源》著作,提出自然选择和人工选择的进化学说,认为生物是由简单复杂、低级高级逐渐进化的。  
  * 承认获得性状遗传的一些论点,并提出了“泛生论”假说,但至今未获得科学的证实。 
  * 达尔文以博物学家的身份进行了五年的考察工作。

  3.新达尔文主义,支持达尔文选择理论否定获得性遗传,以魏斯曼(Weismann A.,1834-1914) 为代表 
  * 种质连续论:种质是世代连续不绝的; 
  * 支持选择理论; 
  * 否定后天获得性遗传:老鼠22代割尾巴试验。 

  二、现代遗传学的发展阶段
  1.个体遗传学向细胞遗传学过渡时(1910之前):
  (1)孟德尔(Mendel G.J.,1822-1884) 
   系统地研究了生物的遗传和变异。 
   豌豆杂交试验(1856-1864): 
  * 1866年发表《植物杂交试验》论文,提出了分离规律和独立分配律。 
  * 假定细胞中有它的物质基础“遗传因子”,认为性状是受细胞里的遗传因子所控制的。 

  (2)1900年,三位植物学家:
   狄·弗里斯(De Vris H.)
   科伦斯(Correns C.)
   冯·切尔迈克(VonTschermak E.)
  * 在不同国家用多种植物进行了与孟德尔早期研究相类似的杂交育种试验作出了与孟德尔相似的解释证实孟德尔的遗规传律确认该理论的重大意义。
  * 1900年孟德尔遗传规律的重新发现标志着遗传学的建立和开始发展,孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。  
  * 1910年起将孟德尔提出的遗传规律命名为孟德尔定律。 
   纪念孟德尔先生,在其修道院建立了纪念馆。
  (3).狄·费里斯(de Vries H., 1848-1935):
  提出“突变学说”(1901~1903):认为突变是生物进化因素。
  请看下列各图:苗期白化突变。
苗期白化
苗期白化
  2.细胞遗传学时期(1910-1939年)
  
* 当时细胞学和胚胎学已有很大发展,对于细胞结构、有丝分裂、减数分裂、受精及细胞分裂过程中染色体动态都已比较了解。 
  
* 在魏斯曼“种质论”的基础上,使细胞学资料能与孟德尔的遗传规律结合。 
  
* 这一历史时期、研究工作的主要特征是从个体水平 细胞水平建立了染色体遗传学说。
  ① 约翰生(Johannsen W.,1859-1927)
  
* 1909年发表“纯系学说”明确区别基因型和表现型。
  
* 最先提出“基因”一词替代遗传因子概念。 
  ② 鲍维里(Boveri T., 1902)和萨顿(Sutton W., 1903)
  
* 发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系,是染色体遗传学说的初步论证。
  ③ 贝特生(Bateson W., 1906)
  * 从香豌豆中发现性状连锁; 
  * 创造遗传学“genetics”一字。
  ④ 詹森斯(Janssens F. A., 1909)
  * 观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象,为解释基因连锁现象提供了基础。
  ⑤ 摩尔根(Morgan T.H.,1866-1945)
  * 提出“性状连锁遗传规律”; 
  * 提出染色体遗传理论细胞遗传学; 
  * 著《基因论》:认为基因在染色体上直线排列,创立“基因学说”。 
  基因学说主要内容:
  * 种质(基因)是连续的遗传物质; 
  * 基因是染色体上的遗传单位,稳定性很高,能自我复制和发生变异;
  * 在个体发育中,一定的基因在一定条件下,控制着一定的代谢过程,体现出相应的遗传特性和特征表现;
  * 生物进化的材料主要是基因及其突变等论点。是对孟德尔遗传学说的重大发展,也是这一历史时期的巨大成就。
  ⑥ 诱变
  * 穆勒(Muller H.T.):1927年果蝇用X 射线诱发突变。
  * 斯特德勒(Stadler L.T.): 
   1927年对玉米用X 射线进行诱发突变。
   两人证实了基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生,且用X射线处理也会产生大量突变。
   这种用人工产生遗传变异的方法,使遗传学发展到一个新的阶段。

  * 布莱克斯生(Blakeslee A.F.):利用秋水仙素诱导多倍体。
  3.数量遗传学和群体遗传学的诞生(1930-1932年)
  费希尔(Fisher R. A.) 
  * 1918年,发表了一篇划时代的文献“根据孟德尔遗传假设的亲属间相关的研究”成功地运用多基因假设 分析资料,首次将数量变异划分为各个分量,开创了数 量性状遗传研究的思想方法。 
  * 1925年,首次提出方差分析 (ANOVA)方法, 为数量遗传学的发展奠定了基础。
  4.从细胞水平向分子水平过渡时期(1940-1952年)
  * 这一时期,由于微生物遗传学和生化遗传学研究的广泛开展,使工作进入微观层次,其主要特征是以微生物为研究对象,采用生化方法探索遗传物质的本质及其功能。
  

  ① 比德尔(Beadle G.W.,1941)
   在红色面包霉的生化遗传研究中,分析了许多生化突变体。 
   * 提出“一个基因一种酶”假说; 
   * 发展了微生物遗传学、生化遗传学。 
  以后的研究表明,基因决定着蛋白质(包括酶)的合成,故改为“一个基因一个蛋白质或多肽”。
  ② 卡斯佩森(Caspersson T.O.):40年代初用定量细胞化学方法证明DNA存在于细胞核中。
  ③ 以后又有人证明:
   * DNA是构成染色体的主要物质; 
   * 同种生物不同细胞中DNA的质与量恒定;  
   * 在性细胞中DNA的含量为体细胞的一半。 
  ④ 艾弗里(Avery O. T., 1944)等在用纯化因子研究肺炎双球菌转化实验中,证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。 
  ⑤ 赫尔希(Hershey A. D., 1952)等在研究噬菌体感染细菌的实验中,采用同位素示踪法再次确认了DNA是遗传物质。至此,为遗传物质的化学本质及基因的功能奠定了初步的理论基础。

  5.分子遗传学时期(1953年-现在)
  40年代中期,细胞遗传学、微生物遗传学和生化遗传学取得了巨大成就,使一些物理学家对研究生物学问题产生了浓厚的兴趣。
  在量子力学家薛定谔《生命是什么?》(1944)一书的影响下,一些物理学家和化学家研究遗传的分子基础和基因的自我复制这两个当时生物学的中心问题。在生物学研究中带进了物理学的理论、概念和方法。
  (1)沃森(Watson J.D.)和克里克(Crick F.H.C.)
  在《生命是什么?》的影响下,意识到对根本性的生物学问题可用物理学和化学的概念进行思考。
  根据对DNA化学分析和对DNAX射线晶体学所得资料,提出DNA分子结构模式理论(双螺旋结构,1953)。

  

  意义: 
  * 对DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理的解释; 
  * DNA是贮存和传递遗传信息的物质; 
  * 基因是DNA分子上的一个片断; 
  * 分子生物学诞生将生物学各分支学科及相关的农学、医学研究都推进到分子水平是遗传学发展到分子遗传学的重要转折点。 
  (2)克里克(Crick F.H.C.,1961)和同事们用实验证明了他于1958年提出的关于遗传三联密码的推测。
 
 (3)从1957年开始,尼伦伯格(Nirenberg M.W.)等着手解译遗传密码,经多人努力至1969年全部解译出64种遗传密码。在60年代先后,初步阐明了mRNA、tRNA及核糖体功能。 
  (4)雅各布(Jacob F.)和莫诺(Monod J.):1961年提出了大肠杆菌操纵子学说, 阐明微生物基因表达的调节问题。  
  * 由于上述成就,至60年代末已基本上搞清楚蛋白质生物合成过程,验证了1958年克里克提出的“中心法则”。 这一法则因1970年逆转录酶的发现进一步作了修正。
  * 遗传密码的破译解决了遗传信息本身的物质基础及含义问题。
  * “中心法则”解决了遗传信息的传递途径和流向问题。 
  * 分子遗传学取得的许多成就都是来自对原核生物的研究,从70年代开始在此基础上才逐渐开展对真核生物的研究。
  * 由于对细菌质粒和噬菌体,以及限制性核酸内切酶、人工分离和合成基因取得进展,1973年成功地实现了DNA的体外重组人类开始进入按照需要设计并能动改造物种和创造新物种的新时代。
  在分子遗传学中已成功地:
  * 人工分离基因 
  * 人工合成基因 
  * 人工转移基因 
  * 克隆技术应用

  目前: 基因工程定向改变遗传性状。     
  * 可以更自由和有效地改变生物性状; 
  * 打破物种界限,克服远缘杂交困难; 
  * 培育优良动、植物新品种; 
  * 有效地治疗人类的一些遗传性疾病。 
  遗传学发展: 
  * 整体水平细胞水平分子水平; 
  * 宏观微观; 
  * 染色体基因; 
  * 逐步深入到研究遗传物质结构和功能。 
  现代遗传已发展到30多个分支: 
  细胞遗传学;数量遗传学;生统遗传学;发育遗传学;进化遗传学微生物遗传学;分子遗传学;辐射遗传学;遗传工程;基因组学等。 
  田中(1967)划为8个阶段:
  1900-1909 形态遗传 morohogenetics stage 
  1910-1919 细胞遗传 cytogenetics stage 
  1920-1929 生理遗传 physiological genetics stage 
  1930-1939 诱变遗传 induced mutation stage 
  1940-1959 生化遗传 biochemical genetics stage 
  1950-1959 群体遗传 population genetics stage 
  1960-1969 微生物遗传 microbial genetics stage 
  1970-   分子遗传 molecular genetics stage 
  数量遗传学、分子数量遗传学、基因组学、生物信息学等。

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