薛定谔对基因性质的物理学分析及其思想影响

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1、薛定得对基因性质的物理学分析及其思想影响评介薛定谔的《生命是什么？一一生命细胞的物理学见解》《生命是什么？》是杰出的奥地利物理学家薛定愕(ErwinSchrodinger1887—1961)根据他在1943年对Dublin三一学院高年级学生的演讲而写成的，次年由剑桥大学出版社予以出版.在本书中，薛定谔把物理学和生物学结合起来，用物理学观点深刻地分析了基因的性质，揭示了基因是活细胞的关键组成部分，指出生命的特异性是由基因决定的，以及要懂得什么是生命就必须知道基因是如何发挥作用的.1基因概念的历史发展186

2、5年，奥地利修道士孟徳尔(GregorMendel1822—1884)在他的《植物杂交实验》论文中首次提出，植物的各种性状是通过存在于所有细胞屮的两套遗传因子表现出来的.梢物只将两套遗传因子屮的一•套传给子代.子代植物从雄性和雌性植物中各得到一套，即共接受两套遗传因子.孟德尔的遗传因子后来改名为“基因”.1869年，瑞士生化学家米歇尔(FriedricMiescher1844—1895)在细胞核中发现了含有氮和磷的物质，他把这种物质称之为“核素”，后来改名为核酸.20世纪初，德国生化学家科塞尔(Albr

3、echKossel)开始了对核酸的生化分析，发现了构成核酸的四种核苷酸.核苷酸由碱基、糖和磷酸组成.碱基有腺瞟吟、鸟嘌吟、胞嘧啶和胸腺嘧啶.这种核酸称力脱氧核糖核酸(即DNA).后来进一步弄清丫DNA在细胞里的位置，1914年徳国生化学家福尔根(RobeltJoachimFeulgen1884—1955)用染色法发现DNA在细胞核内的染色体里.最初的进展是弄清了遗传因子与染色体的关系.染色体是细胞核内的线状物质，在细胞分裂时才能够观察到.多数高等动植物的每一个体细胞核屮有两组同样的染色体.人的染色体数是

4、46条，即有力对染色体.细胞分裂(一个细胞分裂后形成两个新的细胞，即子细胞)时，染色体的分配机制使得两个子细胞接受的染色体相同.1902年，哥伦比亚大学的研究生萨顿(WalterSutton1877—1916)提出，孟徳尔假设的分离与显微镜中发现的细胞分裂期间染色体的分离非常相似，一年之后详细的细胞学研究证实丫他的观点，从而表明孟德尔的遗传因子可能是染色体或者是染色体片段.1911年，美国遗传学家摩尔根(ThomasMorgan1866—1945)提出，假如基因在染色体上呈线性排列，那么就应该有某种方法

5、来绘制染色体上基因相对位賈的图.1915年，摩Y根和他的两位学生出版了《孟徳尔式遗传机制》一书，他们认为基因是物质单位，并位于染色体的一定位置或位点上，每一个基因可以视为一个独立的单位，它与其他相邻的基因可以通过染色体断裂和重组过程而分离.1927年，摩尔根的学生谬勒(JohannesMuller,1890—1968)川X射线造成人工突变來研究基因的行为，他明确指出“基因在染色体上有确定的位置，它本身是一种微小的粒子，它最明S的特征是‘自我繁殖’的本性”.1929年，摩尔根的《基因论》问世，他坚持“染色

6、体是基因的载体”.进入20世纪40年代后，基因概念的一个重要发展是对基因功能的认识，对基因与代谢和酶(即蛋白质的催化剂)的关系的揭示.1945年，美国遗传学家比徳尔(GeorgeBeadle,1903—1989)和塔特姆(EdwardTatum)提出了“一个基因一个酶”的假说.这一假说认为每一个基因只控制着一种特定酶或蛋白质的合成.今天，人们一般认为一个基因一个酶的假说还不够完备，因为一个基因显然只编码一条多肽链，而不是编码一个完整的酶或蛋白质分子.2薛定谔对基因性质的物理学分析2.1基因的最大尺寸薛定

7、谔在《生命是什么？》的第二章“遗传的机制”中、“基因的最大尺、r”的一节里，他把基因作为遗传特征的物质携带者，并强调了与我们的研宄很有关系的两个问题：第一是基因的大小，或者宁可说是基因的®大尺寸，也就是说，我们能够在多小的体积内找到基因的定位：第二是从遗传型式的持久性断定基因的稳定性.在估量基因的大小时，薛定谔认为有两种完全独立的方法，一种是把基因大小的证据寄托在繁殖实验上.这种估量方法是很简单的，如果在果蝇的一条特定的染色体上定位了大量的表示果蝇特征的基因，我们只需要用这个数w:的截而来分划染色体的长

8、度，就得到了需要的估量.显然这个估量只能给出基因的最大尺寸，因为在染色体上基因的数量将随着基因分析工作的继续进行而不断地增加.另一种是把基因大小的证据建立在直接的显微镜检验上.用显微镜观察生物细胞内的染色体纤维，你能看到穿过这条纤维的横向的密集的黑色条纹，这些条纹表示了实际的基因（或基因的分立）.当时的生化学家在果蝇的染色体上观测到的平均条纹数目大约是2000条.这一结果与川繁殖实验定位在果蝇染色体上的基因数大致有相同的数量级.用这一数目划