《遗传学》:
1957年法国遗传学家Benzer以T4噬菌体作为研究材料分析了基因内部的精细结构,提出了“顺反子学说”。这个学说打破了过去关于基因是突变、重组、决定遗传性状的“三位一体”概念及基因是最小的不可分割的遗传单位的观点,从而认为基因为DNA分子上一段核苷酸序列,负责着遗传信息的传递。一个基因内部仍可划分为若干个起作用的小单位,即可区分成顺反子、突变子和重组子。突变子指基因内突变的最小单位,而重组子为最小的重组合单位,只包含一对核苷酸。所有这些均是基因概念的重大突破。
关于基因的本质确定后,人们又把研究视线转移到基因传递遗传信息的过程上。在20世纪50年代初人们已懂得基因与蛋白质间似乎存在着相应的联系,但基因中的信息怎样传递到蛋白质上这一基因功能的关键课题在20世纪60年代至70年代才得以解决。从1961年开始,Nirenberg等逐步搞清了基因以核苷酸三联体为一组编码氨基酸,并在1967年破译了全部64个遗传密码,这样把核酸密码和蛋白质合成联系起来。然后,Wat-son和Crick等提出的“中心法则”更加明确地揭示了生命活动的基本过程。1970年Te-min以在劳斯肉瘤病毒内发现逆转录酶这一成就进一步发展和完善了“中心法则”,至此,遗传信息传递的过程已较清晰地展示在人们的眼前。过去人们对基因的功能理解是单一的即作为蛋白质合成的模板。但是1961年Jacob和Monod的研究成果又大大扩大了人们关于基因功能的视野。他们在研究大肠杆菌乳糖代谢的调节机制中发现了有些基因不起合成蛋白质模板作用,只起调节或操纵作用,提出了“操纵子学说”。从此根据基因功能把基因分为结构基因、调节基因和操纵基因。自此分子遗传学得以迅猛发展,一系列研究成果的发现促使遗传学发生与相关学科之间的相互渗透。新技术、新方法的应用更加深入地揭示了遗传物质和遗传信息的结构和功能。
20世纪90年代初美国率先开始实施的“人类基因组计划”并于2003年顺利完成。与此同时,大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠等模式生物的基因组全序列也已获得。这在破译生物体全部遗传信息的征途上迈出了重要的一步,为揭开生物体生长、发育、衰老、疾病和死亡的奥秘奠定了基础。基因组学和生物信息学的诞生使得遗传学进入所谓的后基因组时代。
随着后基因组时代的来临,海量的生物信息数据不断产生,新的高通量快速测序技术、生物芯片、质谱技术等日渐成熟,使在收集、整合、数据挖掘的基础上全方位地研究生命活动的规律成为可能。以生物信息学和计算生物学引导的、以整体和相互关系为研究对象的系统生物学为此应运而生,成为当今生物学研究领域中的新热点。以美国科学家Hood为代表的一批学者以“完整的生物复杂系统”为核心目标,提出了系统生物学(sys-temsbiology)研究策略。系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用,并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学将在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究,这是一个逐步整合的过程,由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径、网络、模块,最终完成整个生命活动的路线图。这个过程可能需要一个世纪或更长时间,因此常把系统生物学称为21世纪的生物学。
受系统生物学思想的影响,系统遗传学已经悄然成为当代遗传学发展的一个分支,已有的研究结果显示了这种系统方法在发掘数量性状遗传信息和发育等方面的优势。
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