遺傳學
遺傳學是研究生物體的遺傳和變異的科學,是生物學的一個重要分支。史前時期,人們就已經利用生物體的遺傳特性,育種來提高穀物和牲畜的產量。而現代遺傳學,目的是尋求了解遺傳的整個過程的機制,開始於 19 世紀中期孟德爾的研究工作。雖然孟德爾並不知道遺傳的物理基礎,但他觀察到了生物體的遺傳特性,某些遺傳單位遵守簡單的統計學規律,這些遺傳單位現在被稱為基因。
基因位於 DNA 上,而 DNA 是由四類不同的核苷酸組成的鏈狀分子,DNA 上的核苷酸序列就是生物體的遺傳資訊。天然的 DNA 以雙股形式存在,兩股上的核苷酸互補,而每一股都能夠作為模板來合成新的互補股。這就是生成可以被遺傳的基因的複製方式。
基因上的核苷酸序列可以被細胞轉譯合成蛋白質,蛋白質上的胺基酸序列就對應著基因上的核苷酸序列,這種對應性被稱為遺傳密碼。蛋白質的胺基酸序列決定了它如何摺疊成為一個三維結構,而蛋白質結構則與它所發揮的功能密不可分。DNA 上一個基因的改變,可以改變構成其編碼蛋白質的胺基酸,進而改變此蛋白質的結構和功能,對細胞甚至整個生物體造成巨大的影響。
雖然遺傳學在決定生物體外形和行為的過程中扮演著重要的角色,但此過程是遺傳和生物體所經歷的環境共同作用的結果。例如,雖然基因能夠在一定程度上決定一個人的體重,但是人在孩童時期的所經歷的營養和健康狀況也對他的體重有重大影響。
我們普遍認為遺傳學開始於孟德爾在 19 世紀中期的研究(包括實驗和理論),但其他一些關於遺傳的理論研究其實早於孟德爾。在孟德爾前,有一種比較流行的理論稱為「混合遺傳」:個體的遺傳特徵是來自於其父母的特徵的混合平均值。以及與孟德爾同時期,另一種得到人們支持的理論「用進廢退說」:生物經常使用的器官逐漸發達,不使用的器官逐漸退化,並且這種後天獲得的性狀是可以遺傳的。由拉馬克所提出的理論後來被證明是錯誤的,因為通常個體的經歷並不影響它們的基因,也就不會遺傳給下一代。但近年來,表觀遺傳學的研究發現,不同的經歷而引起的不同的性狀在一些情況下是可以被遺傳的,雖然這些發現並不能證明拉馬克的理論完全正確,但也無法全盤否定他的理論。
基因位於 DNA 上,而 DNA 是由四類不同的核苷酸組成的鏈狀分子,DNA 上的核苷酸序列就是生物體的遺傳資訊。天然的 DNA 以雙股形式存在,兩股上的核苷酸互補,而每一股都能夠作為模板來合成新的互補股。這就是生成可以被遺傳的基因的複製方式。
基因上的核苷酸序列可以被細胞轉譯合成蛋白質,蛋白質上的胺基酸序列就對應著基因上的核苷酸序列,這種對應性被稱為遺傳密碼。蛋白質的胺基酸序列決定了它如何摺疊成為一個三維結構,而蛋白質結構則與它所發揮的功能密不可分。DNA 上一個基因的改變,可以改變構成其編碼蛋白質的胺基酸,進而改變此蛋白質的結構和功能,對細胞甚至整個生物體造成巨大的影響。
雖然遺傳學在決定生物體外形和行為的過程中扮演著重要的角色,但此過程是遺傳和生物體所經歷的環境共同作用的結果。例如,雖然基因能夠在一定程度上決定一個人的體重,但是人在孩童時期的所經歷的營養和健康狀況也對他的體重有重大影響。
我們普遍認為遺傳學開始於孟德爾在 19 世紀中期的研究(包括實驗和理論),但其他一些關於遺傳的理論研究其實早於孟德爾。在孟德爾前,有一種比較流行的理論稱為「混合遺傳」:個體的遺傳特徵是來自於其父母的特徵的混合平均值。以及與孟德爾同時期,另一種得到人們支持的理論「用進廢退說」:生物經常使用的器官逐漸發達,不使用的器官逐漸退化,並且這種後天獲得的性狀是可以遺傳的。由拉馬克所提出的理論後來被證明是錯誤的,因為通常個體的經歷並不影響它們的基因,也就不會遺傳給下一代。但近年來,表觀遺傳學的研究發現,不同的經歷而引起的不同的性狀在一些情況下是可以被遺傳的,雖然這些發現並不能證明拉馬克的理論完全正確,但也無法全盤否定他的理論。