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我们上一堂讲到孟德尔提出了遗传规律。
在知道遗传规律的情况下 或者不知道遗传规律的情况下
都有人会想到遗传的物质基础是什么。
遗传的物质基础,我们今天很清楚 是存在于染色体上的分子。
但是染色体 是怎么发现的,怎么提出和证明染色体的遗传物质
这花了几十年的时间。
在当时一批不知道孟德尔 研究遗传规律的科学家里面
他们在研究遗传的物质基础。
他们研究跟当时提出的细胞学说, 细胞核有关系。
细胞本身 或者细胞这个词提出是
跟牛顿有多年争论的 Robert Hooke 1665 年提出的这个字。
他的悲惨遭遇,可能你们有部分同学,可能上一次讲过了,有人会记得。
但是他当时是在木塞子里面看到这个结构,他认为细胞是
作为植物里面 运送液体的系统,所以他这个理解是错的。
荷兰的微生物学家,或者说显微镜学家
他是看到过活的细胞的,他是在口腔里面
刮了东西下来,然后看,发现有的东西在动,所以动的东西 是微生物细菌。
细胞学说本身是在 19 1800 年代,19 世纪提出来的。
一般是归功于德国的 Schleiden, Schwann
他们两个人分别发表了关于植物和动物的 细胞学说。
他们并不是最初提出的,他们是总结了当时的 一些人的结果,所以他们
提出动物和植物都只能由细胞组成。
到 1858 年的时候,德国的医生
Virchow 他提出细胞只能来源于细胞
不能从无生命的非细胞的物质在我们现在可以重构一个细胞。
然后,对于最后一点,曾经有一批人试图
重建细胞,或者认为活体就存在这个现象,或者认为
他有这个能力,就一直延续了一百多年,特别是在前苏联有一批人一定要认为细胞 可以是重建起来的。
我们现在知道在进化上当然细胞是由没有细胞的结构进化过来的。
在我们现在既没有发现任何生物体内
可以由无细胞的形成细胞,也不可能人工现在制造。
所以细胞来源于细胞这个 想法到现在还是对的。
所以如果综合 Schleiden、 Schwann 关于细胞学说
细胞学说是有几个内容,一个是 当时他们知道所有生物都由细胞或者它的产物产生。
细胞是生物的基本单元,细胞只能由细胞,其它细胞分裂产生。
当然我们现在知道,第一点这取决于你怎么定义生物
这个病毒本身是没有细胞的,所以
当你在定义生物的时候,这个第一点会要有讨论。
美国的 Wilson
在 1896 年发表 "细胞"《发育和遗传中的细胞》这本书是
以前的所谓 cytology 细胞学的重要的教科书。
在一百年以后逐渐进化,现在我们没有 再叫
cytology 这个学科,我们叫 cell biology 细胞生物学。
对应的教科书主要是下面这本 Bruce Alberts
等的 Molecular Biology of the Cell,这是 1983 年出版到现在
全世界用的教科书。
细胞核 早期就被观察到了,然后
发现布朗运动的那位植物学家 Robert Brown
他在 1831 年细胞核 称为 Nucleus。
然后 Nucleus 到底是干什么作用 是有不同的人有不同想法。
然后,早期有人认为细胞就是围着细胞核长起来的。
然后到一定时候就开始有人提出可能细胞核
对于遗传比较重要。
所以这是经过 几十年在不同的人提出的。
细胞核里面含染色体,是德国的解剖学家 Walther Flemming
他用嗜碱性的苯胺染料
染细胞的时候,看到了里面的染色体。
这些,这个图是他的 1880 年原文里面拷贝出来的图。
他原文已经全部英文翻译成了英文。
早期的遗传学和
核酸研究,以及发育生物学
大量的是德国人做的,所以大量文献是德国的。
如果缺乏了 1800 年代到 1900
年代初,二三十年的德国文献 遗传学,分子生物学
发育生物学可能都等于不存在,英文的文献是很次要的,不占主要。
所以 Flemming 发现了染色体,因为他在染细胞的时候就看到
一根一根的丝,然后他叫它染色丝,以后再把它叫染色体。
然后他可以看得见 染色体跟细胞分裂的时候是有特定关系的,所以这张图上也画出来了。
在,在细胞分裂不同的时候,他可以看
见染色体分布到两个细胞去,以后分布在一个细胞分裂成两个的时候
它先复制,然后再分到两个细胞去,所以它就会
很容易让人想起这很可能很重要。
他 把细胞的这种染色体先复制,然后再分到两个细胞里面去
叫有丝分裂,这个丝就是因为他在看染色丝看出来的。
所以这是一般的体细胞分裂的方式,实际上。
染色体今天我们可以用电子显微镜看,可以看得到 很漂亮,然后染色体的不同部位可以叫不同的名字。
这是一个染色体,其中一半,我们叫它染色单体。
然后不同的部分可以叫不同的名字 然后短一点的叫短臂,长一点的叫长臂,
然后中间还有这个 Centromere 着丝点。
有丝分裂的方式是在
平时体细胞分裂的时候,它染色体先复制一套
然后再分别分到两个细胞里去,所以这两个细胞 都得到了前一个母细胞的全套的染色体。
在生殖细胞里面, 比利时的
Van Beneden 发现,他是用马蛔虫做的实验。
他发现生殖细胞
进行分裂的时候是减数分裂。
所以这张图也是从他的文章里来的。
减数分裂的意思是,当一个生殖细胞
它在分裂过程中,它有两次 分裂,但是它染色体的
复制只有一次,所以这样的话 它每一个最后性细胞,精细胞或卵细胞
它本身不是跟最早来源的前体细胞一样的。
前体细胞和体细胞是一样的,生殖的前体细胞和体细胞是一样的。
所有染色体有两套,如果这个二倍体的话,像人一样的二倍体的话。
但是在经过减数分裂以后,生殖细胞本身
是单倍体,所以它每个染色体不是一对,而只有一个。
这是也是在 Van Beneden 就知道了。
所以在 1890 年代就可以总结 也不叫总结,这是 William Turner
是个英国人, 他自己提出来,他说胞浆的分裂是在细胞核的分裂之后
细胞核是细胞的原始生殖因子。
所以在这个想法里面就比较明确的 是在说当时有一批科学家认为细胞核对于整个细胞来说
细胞的传代来说是很重要的。
这里面包括要看
在受精的过程,受精的过程在有些动物里面可以看得见。
精子和卵子在一起的时候, 精子细胞里面,主要是它细胞核或者它的染色体进入了卵细胞
形成了一个合子,然后再分裂,然后再变成
后面后代,而不是精子里面所有物质都过来了。
所以在这样的情况下也怀疑细胞核或者染色体很重要。
Weismann
是提出"种质学说"的 他同时他提出过,他说细胞里面锥体一样的结构
也就是说染色体,他说那里面可能有遗传物质,而不是在细胞核的其它地方,就在染色体。
所以
这一些都是在没有做实验,只是观察的情况下,推论细胞核和染色体可能
含有遗传的物质。