基礎與生命的分子觀

基因——遺傳的單位(gene as the unit of heredity)

早在任何人見到DNA之前,育種者和生物學家就注意到:性狀是以一份份離散的「包裹」從親代傳給子代的——一顆豌豆要麼圓、要麼皺,而不是取一個平滑的平均。格雷戈爾·孟德爾(Gregor Mendel)把這些包裹背後看不見的因子稱作遺傳單位,而「基因」(gene)這個詞在1909年被造出來,比人們弄清它的化學身份早了幾十年。基因,本質上就是遺傳從一代分發到下一代時所依據的基本單位。

隨後分子生物學給了基因一個實體的身軀:一段特定的DNA。在經典圖景裡,一個基因是這樣一段序列:它拼寫出某一種產物(通常是一個蛋白質)的配方,再加上附近那些指示「何時、何處去讀它」的DNA訊號。現實比這幅整潔的圖景要豐富得多。在複雜生物裡,單個基因常被切成一段段編碼片段(外顯子),中間夾著非編碼片段(內含子);並且通過可變剪接,一個基因能指定好幾種不同的蛋白質。所以那句老口號「一個基因,一個蛋白質」,是一個有用的初步近似,而不是一條嚴格的定律。

那為什麼還要保留這個詞?因為在談論遺傳、變異和疾病時,基因仍然是最自然的單位。當我們說某個性狀是可遺傳的、某個突變導致了某種病、或兩個物種共享某個基因時,我們正是把基因當作那個記帳單位,它把遺傳那些抽象的規律與具體的DNA序列連接起來。它是遺傳學(清點性狀)與分子生物學(讀取分子)之間的那道鉸鏈。

人類的β-珠蛋白(beta-globin)基因,是攜氧血紅蛋白的一部分,它是11號染色體上一段確定的DNA。其中僅一個字母的改變就導致鐮狀細胞病——這是「一個基因、一個遺傳性狀」的清晰例子。

一個基因,改動一個字母,一種遺傳疾病。

作為定律,「一個基因、一個蛋白質」已經過時:可變剪接意味著單個基因能編碼許多不同的蛋白質,這也是人類僅憑大約兩萬個蛋白質編碼基因就夠用的原因之一。

又稱
gene基因