2020-09-25 06:28:27

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遗传变异是指生命是在遗传的基础上,同一基因库中不同个体之间在DNA水平上的差异,也称"分子变异(molecular variation)",也是对同一物种个体之间遗传差别的定性或定量描述。遗传变异,是生物界不断地普遍发生的现象,也是物种形成生物进化的基础。

生物体亲代与子代之间以及子代的个体之间总存在着或多或少的差异,这就是生物的变异现象。生物的变异有些是可遗传的,有些是不可遗传的。可遗传的变异是指生物体能遗传给后代的变异,包括基因重组基因突变染色体变异。这种变异是由遗传物质发生变化而引起的。不可遗传的变异是由外界因素如光照、水源等造成的变异,不会遗传给后代的。

基本信息

  • 中文名称

    遗传变异

  • 外文名称

    genetic variation

  • 释义

    生物体之间呈现差别的定量描述

  • 发生条件

    同一基因库中

  • 意义

    物种形成和生物进化

折叠 编辑本段 基本概念

生物的亲代能产生与自己相似的后代的现象叫做遗传。遗传物质的基础是脱氧核糖核酸(DNA),亲代将自己的遗传物质DNA传递给子代,而且遗传的性状和物种保持相对的稳定性。生命之所以能够一代一代地延续的原因,主要是由于遗传物质在生物进程之中得以代代相承,从而使后代具有与前代相近的性状。

只是,亲代与子代之间、子代的个体之间,是绝对不会完全相同的,也就是说,总是或多或少地存在着差异,这种现象叫变异。

遗传是指亲子间的相似性,变异是指亲子间和子代个体间的差异。生物的遗传和变异是通过生殖和发育而实现的。

遗传和变异是对立的统一体,遗传使物种得以延续,变异则使物种不断进化。

变异主要是指基因突变、基因重组与染色体变异。其中基因突变是产生新生物基因的根本来源,也就是产生生物多样性的根本来源。人类可以通过人工诱变的方法创造利用更多的生物资源,比如说辐射、激光、病毒、一些化学物质(常用的是秋水仙素)都可以产生变异》。

折叠 编辑本段 分子基础

遗传从现象来看是亲子代之间的相似的现象,即俗语所说的"种瓜得瓜,种豆得豆"。它的实质是生物按照亲代的发育途径和方式,从环境中获取物质,产生和亲代相似的复本。遗传是相对稳定的,生物不轻易改变从亲代继承的发育途径和方式。因此,亲代的外貌、以及优良性状很有可能在子代重现,甚至酷似亲代。而亲代的缺陷和遗传病,同样也可能传递给子代。

遗传是一切生物的基本属性,它使生物界保持相对稳定,使人类可以识别包括自己在内的生物界。变异是指亲子代之间,同胞兄弟姊妹之间,以及同种个体之间的差异现象。俗语说"一母生九子,九子各异"。世界上没有两个绝对相同的个体,包括挛生同胞在内,这充分说明了遗传的稳定性是相对的,而变异是绝对的。

生物的遗传与变异是同一事物的两个方面,遗传可以发生变异,发生的变异可以遗传,正常健康的父亲,可以生育出智力与体质方面有遗传缺陷的子女,并把遗传缺陷(变异)传递给下一代。

生物的遗传和变异是否有物质基础的问题,在遗传学领域内争论了数十年之久。 在现代生物学领域中,一致公认生物的遗传物质在细胞水平上是染色体,在分子水平上是基因,它们的化学构成是脱氧核糖核酸(DNA),在极少数没有DNA的原核生物中,如烟草花叶病毒等,核糖核酸(RNA)是遗传物质。

真核生物的细胞具有结构完整的细胞核,在细胞质中还有多种细胞器,真核生物的遗传物质就是细胞核内的染色体。但是, 细胞质在某些方面也表现有一定的遗传功能。人类亲子代之间的物质联系是精子与卵子,而精子与卵子中具有遗传功能的物质是染色体,受精卵根据染色体中DNA蕴藏的遗传信息,发育成和亲代相似的子代。

遗传和可以遗传的变异都是由遗传物质决定的。这种遗传物质就是细胞染色体中的基因。人类染色体与绝大多数生物一样,是由DNA(脱氧核糖核酸)链构成的,基因就是在DNA链上的特定的一个片段。由于亲代染色体通过生殖过程传递到子代,这就产生了遗传。染色体在生物的生活或繁殖过程中也可能发生畸变,基因内部也可能发生突变,这都会导致变异。

患色盲的父亲,他的女儿一般不表现出色盲,但她已获得了其亲代的色盲基因,她的下一代中,儿子将因获得色盲基因而患色盲。

我们观察我们身边很多有生命的物种:动物、植物、微生物以及我们人类,虽然种类繁多,但在经历了很多年后,人还是人,鸡还是鸡,狗还是狗,蚂蚁、大象、桃树、柳树以及各种花草等等,千千万万种生物仍能保持各自的特征,这些特征包括形态结构的特征以及生理功能的特征。正因为生物界有这种遗传特性,自然界各种生物才能各自有序地生存、生活,并繁衍子孙后代。

大家可能会问,生物是一代一代遗传下来,每种生物的形态结构以及生理功能应该是一模一样的,但为什么父母所生子女,一人一个样,一人一种性格,各有各自的特征。又如把不同人的皮肤或肾脏等器官互相移植,还会发生排斥现象,彼此不能接受,这又如何解释呢?科学家研究的结果告诉我们,生物界除了遗传现象以外还有变异现象,也就是说个体间有差异。例如,一对夫妇所生的子女,各有各的模样,丑陋的父母生出漂亮的孩子,平庸的父母生出聪明的孩子,这类情况也并不罕见。全世界恐怕很难找出两个一模一样的人,即使是单卵双生子,外人看起来好像一模一样,但是与他们朝夕相处的父母却能分辨出他们之间的微细差异,这种现象就是变异。人类中多数变异现象是由于父母亲遗传基因的不同组合。每个孩子都从父亲那里得到遗传基因的一半,从母亲那里得到另一半,每个孩子所得到的遗传基因虽然数量相同,但内容有所不同,因此每个孩子都是一个新的组合体,与父母不一样,兄弟姐妹之间也不一样,而形成彼此间的差异。正因为有变异现象,人类才有众多的民族。人们可以很容易地从人群中认出张三、李四,如果没有变异,大家全都是一个样子,社会上的麻烦事就多了。除了外形有不同,变异还包括构成身体的基本物质--蛋白质也存在着变异,每个人都有他自己特异的蛋白质。所以,如果皮肤或器官从一个人移植到另一个人身上便会发生排斥现象,生物学称之为免疫排斥反应。

还有一类变异是遗传基因的突变,这类突变往往是由环境中的条件所诱发的,这种突变的基因还可以遗传给下一代。许多基因突变的结果会造成遗传病。

变异也可以完全由环境因素所造成,例如患小儿麻痹症后遗的跛足,感染大脑炎后形成的痴呆等这些性状都是由环境因素所造成的,是因为病毒感染使某些组织受损害,造成生理功能的异常,不是遗传物质的改变,所以不是遗传的问题,因此也不会遗传给下一代。

总之,遗传与变异是遗传现象中不可分离的两个方面,我们有从父母获得的遗传物质,保证我们人类的基本特征经久不变。在遗传过程中还不断地发生变异,每个人又在一定的环境下发育成长,才有了人类的多种多样。

折叠 编辑本段 医学应用

变异是生物的一般特性。甚至在人类尚未发现病毒以前,就已开始运用变异现象 制造疫苗。例如1884年,巴斯德利用兔脑内连续传代的方法,将狂犬病的街毒(强毒) 转变为固定毒。这种固定毒保留了原有的免疫原性,但毒力发生了变异--非脑内接 种时,对人和犬等的毒力明显降低,因而成功地用作狂犬病的预防制剂。此后,在许 多动物病毒方面,应用相同或类似的方法获得了弱毒株,创制了许多优质的疫苗。选 育自然弱毒变异株的工作,也取得了巨大成就。但是有关病毒遗传变异机理的认识, 则只在近几十年来才有显著的进展。这不仅是病毒学本身的跃进,也是其它学科, 特别是生物化学、分子生物学、免疫学以及电子显微镜、同位素标记等新技术飞速发 展的结果。

折叠 编辑本段 进化理论关系

在人们根本无法知晓遗传物质为何物的年代,人们信奉生命对生存环境的适应性,认为这会使生物趋于完美,并可以遗传下去,这就是拉马克的进化论,即拉马克认为,使用的器官越来越发达,废弃的器官往往成为痕迹器官或完全退化,而且这种获得改变的特征可以遗传下去。长颈鹿和洞穴动物是支持拉马克学说的经典案例。达尔文也不否认这一点,但它更倾向于随机变异,并主张环境诱变,也和拉马克一样主张渐变。对达尔文来说,不论变异源于何种机制,他都可以用他的自然选择来说明进化。那时,既不知道基因,更不知道DNA、RNA和蛋白质之间存在如此复杂的相互作用关系 。

随着二十世纪的来临,人们成功地揭开了遗传的物质基础(DNA)以及个体变异的基因本质,也认识到生殖及物理化学因素对遗传变异的影响。特别是"中心法则"的提出被认为是对获得性遗传的彻底否认,基因突变被认为是新物种创造的唯一途径,也同时从根本上否定了适应的遗传与进化意义。

进化生物学家与动物学家道金斯(2008)断言,"基因不会在使用过程中得到改善,除非出现非常少的偶然错误,它们只是被按原样传下去。并非成功产生了好的基因,是好的基因创造了成功。任何个体在它一生中所做的一切,都不会对基因产生任何影响" 。进化生物学家与博物学家迈尔(2009)也宣称,"与达尔文理论竞争的三种主要理论-转型论、拉马克主义和直生论-在1940年遭到了明确的否定,在过去的60年里,再没有提出过可行的、试图取代达尔文主义的理论" 。

2016年3月2日,《自然-通讯》上的一篇论文,发现了导致面部和头皮上毛发分布、形状和颜色区别的遗传变异。这些研究结果来自一项基于拉丁美洲人的全基因组关联分析(GWAS)。

英国伦敦大学学院的Andrés Ruiz-Linares和他的研究团队,对超过6000个拉丁美洲人进行了全基因组关联分析,研究对象包括了欧洲人,美洲原住民印第安人和非洲人的混血。他们发现了10种遗传变异,分别影响不同头发的特征。这些特征包括头发的形状、颜色(例如头发变白)和秃顶,以及不同的面部毛发的特征,比如胡须的浓密程度、眉毛的浓密程度、以及连眉。连眉指眉毛之间没有空隙,连成了一条。

此篇论文是第一次描述了与头发变白、连心眉、眉毛与胡须浓密程度相关的基因的研究。这些研究成果可能有助于减少秃顶、少白头等。

折叠 编辑本段 其它

微生物遗传学作为一门独立的学科诞生于40年代,病毒遗传学作为微生物遗传学的重 要组成部分,对于生物遗传和变异的研究起到了重要的促进作用,也为分子遗传学的 发展奠定了基础。病毒的许多生物学特性,包括结构简单、无性增殖方式、可经细胞 培养、增殖迅速、便于纯化等,使其具有作为遗传学研究材料的独特优势。 众所周知,包括病毒在内的各种生物遗传的物质基础是核酸。事实上,这一结论 最初的直接证据正是来自于对病毒的研究。

病毒的遗传变异常常是"群体",也就是无数病毒粒子的共同表现。而病毒成分,特别是病毒编码的酶和蛋白质,又常与细胞的正常酶类和蛋白质混杂在一起。这显然增加了病毒遗传变异特性鉴定上的复杂性。

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分子生态学术语

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