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在20世纪70年代之前,科学界普遍认为,生物的遗传性质取决于细胞核,与细胞质几乎没有关系。这是因为按照当时的遗传学理论,细胞核是遗传基因之所在。
我国著名的生物学家童第周教授从20世纪60年代起就开始从事细胞核移植方面的研究工作。他想,细胞质对生物的遗传性质真的不起作用吗?能否用实验来对这一理论进行验证呢?
20世纪70年代初,童第周经过缜密思考,设计了一个非常巧妙的鱼类实验,并开创性地使用了复制生物所必不可少的关键技术——细胞核移植技术,即将一种鱼的细胞核和另一种鱼的卵细胞质合成为一个新细胞。他为此还专门研制出了一种非常实用的吸取器,用它和高倍显微镜配合,能把鱼细胞中的细胞核完整地吸取出来,还能像注射器一样把它注入已提取出细胞核的另一个细胞中,使原本不同类的细胞核和细胞质合成为一个新细胞。
童第周做试验选用的尾巴分别是单尾型和分叉型的相近鱼种——鲫鱼和金鱼,这样能很容易地看出变异的差别。试验中,他凭借高超的基本功,用灵巧的双手从比小米粒还小的金鱼细胞中吸出细胞核,然后移植到已经取出了细胞核的鲫鱼的卵细胞中,观察、研究用新的卵细胞孵出的幼鱼的遗传性质。
结果,用这种鱼卵孵出的幼鱼的样子使童第周很感意外,它是一种从未见过的怪鱼:身子像金鱼,满身红鳞,但也有点像鲫鱼型;它没有金鱼那漂亮的大尾巴,却长着鲫鱼的硬尾巴。故从总体上看,这样得出的鱼不像金鱼,而在很大程度上更像鲫鱼。
童第周想,既然细胞核是遗传基因之所在,那么生物的遗传性质应取决于细胞核,而这次试验中使用的是金鱼的细胞核,那么孵出的幼鱼应该更像金鱼才对呀,为什么它却像鲫鱼呢?这一有悖于常理的现象引起了童教授的深思,也激发了他更大的探究热情。他想,难道细胞质在遗传过程中也起到了至关重要的作用?
为了研究这一结果是否具有普遍性,童第周和他的科研小组又做了一个试验,他们把远缘的鲤鱼细胞核移植到取去了细胞核的鲫鱼卵细胞中,用它孵出了一种嘴和牙像鲤鱼,头部也长着鲤鱼须,但鳞片的形状、数目和脊椎都像鲫鱼的幼鱼,这是一种鲤鱼和鲫鱼混合的怪鱼。另外,他们还做了许多其他相关试验,均向人们揭示:细胞核固然对遗传起着重要的作用,但细胞质对遗传的作用也很显著,这就是著名的“核质关系”。
1973年,美国坦普尔大学教授牛满江在参观了童第周的实验室后,决定和童第周合作,用最新生物科技成果进行遗传学研究。他们把鲫鱼精子细胞中的DNA提取出来,注入到金鱼的受精卵中,孵出的幼鱼中有约25.9%长着鲫鱼的单尾;他们又从鲫鱼成熟的卵细胞中提取RNA,注入金鱼的受精卵中,结果孵出的小鱼中有33%长着鲫鱼那样的单尾。这个试验证明,卵细胞中的RNA对动物遗传形状变异有着重要的作用。
为研究两个不同种之间DNA和RNA在遗传中所起的作用,童第周和牛满江又分别把鲤鱼细胞中的RNA和蝾螈细胞中的DNA注入金鱼的受精卵中,均产生了类似的结果。
童第周和牛满江第一次用脊椎动物证明了:不但细胞中的DNA能决定生物的遗传性状,细胞中的RNA对遗传也有明显作用,而且在较远缘的动物中也能产生这种作用。
由童第周教授开始的对“怪鱼”的研究,开创了生物遗传工程的新天地。
我国著名的生物学家童第周教授从20世纪60年代起就开始从事细胞核移植方面的研究工作。他想,细胞质对生物的遗传性质真的不起作用吗?能否用实验来对这一理论进行验证呢?
20世纪70年代初,童第周经过缜密思考,设计了一个非常巧妙的鱼类实验,并开创性地使用了复制生物所必不可少的关键技术——细胞核移植技术,即将一种鱼的细胞核和另一种鱼的卵细胞质合成为一个新细胞。他为此还专门研制出了一种非常实用的吸取器,用它和高倍显微镜配合,能把鱼细胞中的细胞核完整地吸取出来,还能像注射器一样把它注入已提取出细胞核的另一个细胞中,使原本不同类的细胞核和细胞质合成为一个新细胞。
童第周做试验选用的尾巴分别是单尾型和分叉型的相近鱼种——鲫鱼和金鱼,这样能很容易地看出变异的差别。试验中,他凭借高超的基本功,用灵巧的双手从比小米粒还小的金鱼细胞中吸出细胞核,然后移植到已经取出了细胞核的鲫鱼的卵细胞中,观察、研究用新的卵细胞孵出的幼鱼的遗传性质。
结果,用这种鱼卵孵出的幼鱼的样子使童第周很感意外,它是一种从未见过的怪鱼:身子像金鱼,满身红鳞,但也有点像鲫鱼型;它没有金鱼那漂亮的大尾巴,却长着鲫鱼的硬尾巴。故从总体上看,这样得出的鱼不像金鱼,而在很大程度上更像鲫鱼。
童第周想,既然细胞核是遗传基因之所在,那么生物的遗传性质应取决于细胞核,而这次试验中使用的是金鱼的细胞核,那么孵出的幼鱼应该更像金鱼才对呀,为什么它却像鲫鱼呢?这一有悖于常理的现象引起了童教授的深思,也激发了他更大的探究热情。他想,难道细胞质在遗传过程中也起到了至关重要的作用?
为了研究这一结果是否具有普遍性,童第周和他的科研小组又做了一个试验,他们把远缘的鲤鱼细胞核移植到取去了细胞核的鲫鱼卵细胞中,用它孵出了一种嘴和牙像鲤鱼,头部也长着鲤鱼须,但鳞片的形状、数目和脊椎都像鲫鱼的幼鱼,这是一种鲤鱼和鲫鱼混合的怪鱼。另外,他们还做了许多其他相关试验,均向人们揭示:细胞核固然对遗传起着重要的作用,但细胞质对遗传的作用也很显著,这就是著名的“核质关系”。
1973年,美国坦普尔大学教授牛满江在参观了童第周的实验室后,决定和童第周合作,用最新生物科技成果进行遗传学研究。他们把鲫鱼精子细胞中的DNA提取出来,注入到金鱼的受精卵中,孵出的幼鱼中有约25.9%长着鲫鱼的单尾;他们又从鲫鱼成熟的卵细胞中提取RNA,注入金鱼的受精卵中,结果孵出的小鱼中有33%长着鲫鱼那样的单尾。这个试验证明,卵细胞中的RNA对动物遗传形状变异有着重要的作用。
为研究两个不同种之间DNA和RNA在遗传中所起的作用,童第周和牛满江又分别把鲤鱼细胞中的RNA和蝾螈细胞中的DNA注入金鱼的受精卵中,均产生了类似的结果。
童第周和牛满江第一次用脊椎动物证明了:不但细胞中的DNA能决定生物的遗传性状,细胞中的RNA对遗传也有明显作用,而且在较远缘的动物中也能产生这种作用。
由童第周教授开始的对“怪鱼”的研究,开创了生物遗传工程的新天地。