环境与基因表达
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很多人都听过人猿泰山的故事,泰山小时候和猿生活在一起,长大后的行为习性和猿惊人的相似。在我们的实际生活中也常常发生这种现象。
比如狼人的故事:婴儿时期和狼群生活在一起,长大后就像极了狼。还有发生在我们身边的事,如领养的孩子有时也非常像养父母,旁人根本看不出来等等。
正如大家都知道的那样,我们的长相和生理等各种基因来自于父母,也就是遗传。基因传递了遗传信息,决定了蛋白质分子的氨基酸组成和排列;不同的基因产生不同的蛋白质分子,进一步转化成生物体不同的性状。从这方面说基因决定了性状。
根据孟德尔遗传定律:生命开端的基因来自与父本和母本。通过基因重组,再经过细胞的分裂与分化,最终形成完整的个体,所以基因与父母有不可分割的关联。但这仅仅是一个方面。基因型是恒定不变的,但表现型是不同基因间与环境之间及其复杂的相互作用结果。
由于DNA转录及RNA翻译过程中存在这DNA与RNA间以及RNA与氨基酸序列间的对应关系,而功能蛋白的结构却不一定由其氨基酸序列决定。所以表现型表达是始于蛋白质的。但在转录和装配的过程中,只有部分DNA被转录和加工成mRNA再进行翻译,所以会存在一定的差异性。使基因的表达有了差异。
在个体的发育生长时期,往往会因外界因素的影响而发生突变。遗传学家Goldschmidt 曾做过一下试验:将孵化后4~7天的黑腹果蝇的野生型的幼虫经35~37C处理6~24小时。得到结果如下:
正常温度:25C
野生型:红眼、长翅、灰体、直刚毛
实验温度:35~37C
部分突变型:残翅
实验说明了,某些环境因素会影响生物体的特定发育阶段的某些生化反应速率,使幼体发生了相似于突变体表现型的变化。
但从这些果蝇后代仍是野生型的长翅的结果,也同时可以看出,表现型几乎不遗传。这也成为加大子代与亲代长相上较大差异的原因之一。
同时,环境的力量不仅仅在发育时期,就我个人认为主要发生在两个方面:
1.新陈代谢是生命活动的基础。生物通过新陈代谢与环境进行物质交换,这是有机体生存的必需条件。性状是在发育过程中,逐步表达的结果,所以不可避免的受到接触环境的影响。由于长期的生活,在饮食习惯方面,受环境影响较大。而食物不仅提供生物体的能量,吸收的无机盐也参与细胞内各种化学反应以及信号分子的传递,从而在代谢循环过程中就与周边环境的人或物具有一定的相似性,植物则受环境影响,使基因变异,俗话说“北方为枳,南方为橘”就是这个道理。
2.还有一个方面就是行为习惯。由于动物的后天学习性行为,会通过自身的摸索或经验而产生的行为。而动物共同生活在同一环境下,难免会有相互的影响。而在上面的实例中,由婴儿还在发育中,受影响的可能性就更大了。
达尔文的进化论中阐明“生活环境能够改变生物体的形态结构,而后天获得的性状能够遗传。”
但环境有时也会诱导出遗传性的疾病。由于基因中存在的疾患可能性,往往在特定环境下,发生作用。
由此我们可以将环境的因素应用到各个领域,如在产农产品上是否可以找事宜的环境,或者按照我们想得的成果方面考虑外界因素。如甘薯,草莓等拥有变态的器官,在这些器官上堆积了淀粉等养分,可以采用与之相关的无机盐做养料,增大其产量和所需的物质。
还有现在很多人都有肥胖的烦恼,也许在基因中只是有其潜在的性状可能性,但由于饮食习惯或运动过少而导致。所谓食物美容也是于此相关。由此看来合理的膳食分配是很重要的。
提到农产品就不得不想到现今流行的转基因食品。对待转基因食品的态度也是褒贬不一。转基因食品就是利用现代分子生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。转基因生物直接食用,或者作为加工原料生产的食品,统称为“转基因食品”。
且不谈转基因食品的安全性,单就对于自然环境方面,打乱了自然规律。使得生物进化的提前,从另个角度说,也是生物进化的提早衰老。但由于基因表达还与环境有不可分割的关联,所以转基因食品在一面采用先进技术的同时,也应考虑到对周边自然环境和生物的影响。“物竞天择,适者生存”的道理作用与其上,会使大量天然物种消失。
在目前技术下,还无法确保转基因食品的安全性,在转基因的同时可能会转录某些隐藏的致病基因。