發(fā)現(xiàn)生物突變和進(jìn)化的機(jī)制

劉元?jiǎng)P

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院，哈爾濱150060）

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發(fā)現(xiàn)生物突變和進(jìn)化的機(jī)制

劉元?jiǎng)P

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院，哈爾濱150060）

摘要：發(fā)現(xiàn)了只有正在融合的兩性細(xì)胞才是執(zhí)行突變的場所，只有不利于生存的因素發(fā)出的信息，才能引起生物體產(chǎn)生應(yīng)對信息,這正是生物為不斷完善自身生存能力需要的有利信息。短促的兩性細(xì)胞融合時(shí)間恰與應(yīng)對信息同時(shí)發(fā)生，才能給子代留下一份應(yīng)對信息的記憶，在一定條件下穩(wěn)定遺傳。幾個(gè)免疫植物病害的實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了這項(xiàng)論證正確，突破了人工免疫的抗性不能遺傳的世紀(jì)難題，應(yīng)用前途廣闊，易普及。

關(guān)鍵詞：兩性生物；突變機(jī)制；生物進(jìn)化；兩性細(xì)胞；細(xì)胞融合；異常因素；應(yīng)對信息

農(nóng)作物靠化肥增產(chǎn)，靠農(nóng)藥治病蟲，越來越令每個(gè)人擔(dān)憂食品的安全，解決的根本途徑是創(chuàng)新光合效力高和抗多種災(zāi)害的植物資源。對此，世界大多數(shù)國家都投入了很大人力和財(cái)力，科學(xué)工作者從物理、化學(xué)、和太空技術(shù)入手，研究創(chuàng)新的途徑，但努力了幾十年沒有提出一個(gè)可通用的方法，于是，科研人員把希望寄托在轉(zhuǎn)基因技術(shù)上，熱度不斷升高。

世界上某大型轉(zhuǎn)基因公司，給玉米、大豆轉(zhuǎn)入了抗蟲、抗除草劑基因，商品化效益巨大，但在提高光合效率方面的商品很少，表明了已掌握的轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用范圍小，更沒有涉及動(dòng)物。從其30多年的巨大投入來看，研究進(jìn)度緩，說明這條研發(fā)路線還不能成為大眾研發(fā)的方向。

一個(gè)基因的功能作用的發(fā)揮，需要相關(guān)基因配合，以調(diào)動(dòng)職能器官表達(dá)生命勢態(tài)。例如，A向B伸出一只要握手式的手，對B就是一個(gè)指令，B通過視覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、肢體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的有關(guān)功能基因的聯(lián)鎖反應(yīng)，就伸出了應(yīng)對的手。也就是說，一個(gè)功能基因的啟動(dòng)，激發(fā)了相關(guān)基因進(jìn)行連鎖反應(yīng)，才表現(xiàn)出應(yīng)答勢態(tài)，足見基因間有一種嚴(yán)密的生態(tài)關(guān)系。只把每個(gè)基因當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立性狀的載體就貌合神離了。轉(zhuǎn)基因技術(shù)能把一個(gè)基因轉(zhuǎn)到受體的基因鏈上，但很難轉(zhuǎn)入其協(xié)調(diào)的生態(tài)關(guān)系，這也許就是轉(zhuǎn)入難度大和產(chǎn)生后慮的原因所在。

研究生物突變機(jī)制，明了其功能結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)則及其與環(huán)境的關(guān)系，順勢引導(dǎo)生物自主突變，避免損傷其內(nèi)因間的生態(tài)環(huán)境是上策。

兩性生物起源于5.7億年前，經(jīng)過億萬次磨練的突變，已擁有700多萬種。它們的突變機(jī)制是看不見摸不著的，不是實(shí)驗(yàn)方法能解決的，只能先進(jìn)行理論論證后求證。

1論證的路線和方法

這是一個(gè)無法用實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究的問題，只能采取理論論證。用哲學(xué)的觀點(diǎn)，辯證思維和抽象思維的方法，從平凡的、熟悉的自然知識和自然現(xiàn)象了解有關(guān)共性；歸納共性找規(guī)則并注意發(fā)現(xiàn)特殊矛盾。合乎生態(tài)關(guān)系的組合規(guī)則可以發(fā)現(xiàn)原理。分析有關(guān)特殊矛盾產(chǎn)生的原因符合所得原理就完成了一個(gè)論點(diǎn)。

2對突變機(jī)制的論證

突變機(jī)制是5.7億多年前開始有了兩性器官［1］以后逐漸完善的，所以本論證是對5.3億年前以來兩性生物的突變機(jī)制進(jìn)行論證。

2.1與突變有關(guān)的廣義生物學(xué)問題

2.1.1生物的秉性

秉性是生物穩(wěn)定遺傳的生命性格，兩性生物高低層次多、種類龐大，生活軌跡和習(xí)性大不相同，又各生活在千差萬別的環(huán)境中，但它們生活的目標(biāo)是一個(gè)，要世世代代生存下去。要生存就要適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。要適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，就要不斷完善自身的生存能力。人出生后，隨著歲月增長，無須教誨就會自覺自動(dòng)學(xué)爬、學(xué)坐、學(xué)站立、學(xué)走路，一直學(xué)到老，體現(xiàn)了生物有不斷完善自身生存能力的自然力，諸如此類現(xiàn)象很多，透射出一股強(qiáng)勢的“生命的自然力”。如果哪種生物缺乏這種自然力，它還能存在嗎？因此，不難看出生物的秉性就是為了適應(yīng)環(huán)境，不斷向著完善自身生存能力的方向前進(jìn)。

2.1.2生物與環(huán)境的關(guān)系

地球上的光、水、熱、氧及營養(yǎng)物都是無生命的，只能對生命物發(fā)展起供應(yīng)作用，沒有調(diào)理能力。而生物是些生命體，能有意識的行動(dòng)，遇到不良條件時(shí)，或進(jìn)行適應(yīng)變異，或就地休眠，或遷飛到異地以躲避不利的生存條件。這就可以明了在進(jìn)化過程中，生物是在有意識行動(dòng)，環(huán)境是在無條件普惠，生物是發(fā)揮進(jìn)化功能的主體，修正了達(dá)爾文的生物進(jìn)化是自然選擇的觀點(diǎn)。

2.1.3兩性生物的突變機(jī)制相同

生物是由低級向高級步步突變而來，初期的兩性生物經(jīng)過5億多年突變至今，生物的門類仍然穩(wěn)定，層級不亂，反映出它們的突變機(jī)制相同。包括動(dòng)物和植物在內(nèi)的各種生物生命體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)都是細(xì)胞和由細(xì)胞組成的各種器官；而各種生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是大同小異的；同類生物的功能器官的功能作用也大同小異，反映出生物們都不約而同的有章法而不亂的，由低級向高級進(jìn)化著，都受控于同一個(gè)機(jī)制進(jìn)化著。特別是各種生物的營養(yǎng)生長與生殖生長功能的關(guān)系協(xié)調(diào)十分相似，就可以進(jìn)一步認(rèn)定各種兩性生物突變的機(jī)制是相同的。以上3條建立了論證問題的規(guī)矩。

2.2突變機(jī)制構(gòu)成的生物學(xué)基礎(chǔ)

前人研究表明，人類與黑猩猩在500萬年以前就走向了各自獨(dú)立變異和進(jìn)化的道路，到現(xiàn)在看，兩者的性狀差異巨大，但決定生物體性狀遺傳的基因，在人體中還有98.77%的數(shù)量與黑猩猩相同［2］，足見基因的穩(wěn)定性相當(dāng)頑強(qiáng)。再從微觀上看，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成基因的DNA能存活數(shù)十萬年不變［3］，更加證實(shí)了基因的穩(wěn)定性。生物體都由細(xì)胞組成，基因是每個(gè)細(xì)胞的核心結(jié)構(gòu)，決定穩(wěn)定遺傳的主體，所以生物體及其每個(gè)細(xì)胞都是相當(dāng)穩(wěn)定的。但寒武紀(jì)物種大爆發(fā)［4］和中國每年出生先天性殘疾嬰兒80萬～120萬［5］，全世界達(dá)4 000多萬，無疑都是一些突變現(xiàn)象。從矛盾的對立角度看，既然穩(wěn)定性占住了生物體的每個(gè)細(xì)胞，就不可能有突變性立足之地。但是，從生物進(jìn)化的全過程來看，缺少了穩(wěn)定性或突變性，都不會有今天的生物世界?？梢娒總€(gè)生物體內(nèi)還是有突變性的立足之處。

2.3突變機(jī)制的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行規(guī)則

2.3.1生物體具有執(zhí)行突變的“場所”

從胚胎學(xué)常識可以推斷，只有精子和卵子（兩性細(xì)胞）要進(jìn)行融合，開始產(chǎn)生胞間連絲時(shí)起，雙方才消去穩(wěn)定性，撤去排異作用，才能進(jìn)行細(xì)胞融合。卵細(xì)胞把精子中的遺傳物質(zhì)全部吸納過去進(jìn)行兩性細(xì)胞融合時(shí)，才是執(zhí)行突變的唯一場所。子代無不具備雙親的幾乎全部的特征特性，反映了卵細(xì)胞具有強(qiáng)悍的納新能力。子代是雙親最大突變的體現(xiàn)，也只能在兩性細(xì)胞融合時(shí)完成。

2.3.2誘變因素是異常信息

客觀因素可分為物質(zhì)因素和信息因素。物質(zhì)因素不能直接進(jìn)入卵細(xì)胞，因?yàn)槿梭w卵細(xì)胞即使在成億個(gè)精子包圍中也只允許一個(gè)精子進(jìn)入，更不允許其他物質(zhì)進(jìn)入，否則就不會有性狀基本整齊地代代相傳的后代。通常的信息種類不影響生物生命的正常活動(dòng)，否則，生命就會雜亂無章。引起突變的是異常信息，如唐朝王燾在《臺外秘要》［6］中記述了強(qiáng)雷電及暴風(fēng)雨時(shí)受孕，引發(fā)多種先天性殘疾。劉瑞昌先生報(bào)道［7］，青藏高原的玉樹地區(qū)，是中國先天性心臟病兒出生率最高的地區(qū)，是低海拔地區(qū)的3～4倍。另外，中國國家氣象局網(wǎng)站記錄了那里是中國的特高雷電區(qū)。筆者把這兩份資料嫁接起來，正與王燾記載的現(xiàn)象相符，折射出異常因素引發(fā)突變的作用。筆者曾發(fā)現(xiàn)，西瓜在兩性細(xì)胞融合時(shí)，遇上暴雨打擊塑料棚模造成強(qiáng)噪音的，子代苗全部出現(xiàn)生長點(diǎn)簇生現(xiàn)象。此外，懷疑噪音對先天性殘疾影響的報(bào)道不少，也是一種烘托。因此可以看出，只有足以影響生物正常生存的因素發(fā)出的信息才能成為引變的信息。盡管如此，這還是一個(gè)單薄的觀點(diǎn)，但因?yàn)樗軣o縫對接于整體論點(diǎn)才確定成立。

2.3.3不利于生存的信息轉(zhuǎn)變成了有利于生存的信息

人體受到病菌侵染會發(fā)燒，是一種應(yīng)對反應(yīng)。受到不良信息的影響自然會產(chǎn)生應(yīng)對信息。應(yīng)對信息是本體的產(chǎn)物，自然是有利于生存的信息。

2.3.4產(chǎn)生突變的規(guī)則

既然兩性細(xì)胞進(jìn)入融合時(shí)營造了突變的“場所”，又具強(qiáng)悍的納新力，作為生物體應(yīng)有的謀求完善自身生存能力的應(yīng)對信息就自然會被納入“場所”，在有關(guān)載體上留下應(yīng)對信息的記憶。前人已經(jīng)報(bào)道一些兩性生物的性細(xì)胞融合的時(shí)間很短，在0.5h左右，信息的行程更快捷，故兩者能夠相遇的時(shí)間很短促。因此，引變出的應(yīng)對信息得以留下，還必須是兩性細(xì)胞融合的時(shí)間與產(chǎn)生應(yīng)對信息的時(shí)間同時(shí)發(fā)生。這就是突變的關(guān)鍵條件，或稱“規(guī)則”。以后1～2代在不利于生存條件下穩(wěn)定遺傳。

2.4突變機(jī)制論點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)與展望

突變機(jī)制的理論構(gòu)建了植物人工免疫的步驟和方法，按上述時(shí)間要求用蕪青花葉病毒TuMV黑2株系毒原［8］，免疫高感病毒?。òl(fā)病率100%，病情指數(shù)56.80）的大白菜二牛心品種一次，經(jīng)過2代接種篩選，獲得了高抗的586－1品種，發(fā)病率為0，解決了大白菜生產(chǎn)的重大災(zāi)害，已穩(wěn)定使用了十多年。近年又用病毒免疫724大白菜，用西瓜枯萎病毒素免疫西瓜枯萎病，都已獲得高抗病后代。證明了本理論的實(shí)用性。同樣的道理，本理論自然可用于農(nóng)作物抗鹽鹼、抗旱、抗除草劑免疫，也有可能用于提高光合作用效率和動(dòng)物免疫等。因?yàn)椴僮魇欠仙锏纳鷳B(tài)關(guān)系的，所以是安全的。其他單位在玉米上免疫除草劑也初見成效。

3　　結(jié)論

創(chuàng)新生物資源是人類生存的戰(zhàn)略項(xiàng)目，研究了半個(gè)多世紀(jì)還在爬坡。本項(xiàng)論證用哲學(xué)的觀點(diǎn)，從平凡的自然現(xiàn)象中，歸納有關(guān)共性，辯證產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因，終于發(fā)現(xiàn)了生物突變的機(jī)制。生物體的每個(gè)細(xì)胞都由穩(wěn)定性狀遺傳的基因所控制，只有精子和卵子融合時(shí)才撤消穩(wěn)定性，因此只有正在融合的兩性細(xì)胞才是可產(chǎn)生突變的場所。物質(zhì)和一般性信息都不能直接引起突變，只有不利于生存的因素刺激生物體，體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)對信息才能引起突變。因此用不利于生存的物質(zhì)或信息刺激生物體產(chǎn)生應(yīng)對反應(yīng)的時(shí)間，調(diào)整到兩性細(xì)胞融合時(shí)的時(shí)間，就能給下代留下突變的記憶。這項(xiàng)理論在農(nóng)作物上已成功應(yīng)用于免疫病害，也可能用于抗旱、抗鹽鹼、抗除草劑等，也許還可用于提高植物的光合效率、免疫動(dòng)物病害、減少人類先天性殘疾產(chǎn)生。因?yàn)椴粋吧锏恼Ｉ鷳B(tài)鏈，所以安全可靠。

億萬個(gè)突變串聯(lián)起了生物進(jìn)化的過程，所以突變機(jī)制就是進(jìn)化的機(jī)制。生物種類之所以千變?nèi)f化是因?yàn)樵诓煌h(huán)境中進(jìn)化的結(jié)果，而突變機(jī)制是一樣的。

參考文獻(xiàn)：

［1］瑪麗·蘿卓.新物種化石標(biāo)本［N］.大公報(bào)，2008- 03- 24.

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［3］美國科學(xué)雜志評選.十年來改變世界的十大發(fā)現(xiàn)［N］.參考消息，2010- 12- 17.

［4］劉元?jiǎng)P.寒武紀(jì)物種大爆發(fā)原因的探討［EB/OL］.新浪網(wǎng)(2010- 11- 02) ［2016- 01- 07］. http://blog.sina.com.cn/s/blog_575ebe4d0101f70a.html.

［5］中國衛(wèi)生部.婦幼保健和社區(qū)［EB/OL］.中國新聞網(wǎng)（2011- 09- 09）［2016- 01- 07］.

［6］王燾.外臺秘要［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，1955.

［7］劉瑞昌.高原地區(qū)兒童先心病流行學(xué)的研究［J］.高原醫(yī)學(xué)，1983，（S1）.

［8］劉元?jiǎng)P，劉栩平，路文長，等.中國蕪菁花葉病毒（TuMV）株系分化研究［J］.科學(xué)通報(bào)，1989，（21）：1660.

Discovery of Mutation and Evolution Mechanisms of Organism

LIU Yuan-kai
(Horticulture Branch Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150060, China)

Abstract:This study found that mutational place occurred only when bisexual cells are fusing, only by the spread of adverse information can make organism response to the information, which is advantageous information organism needs to constantly improve the viability of their own. The short time of bisexual cell fusion just occurs simultaneously when responding to information, which leaves a memory of response information to offspring, and makes stable inheritance under certain conditions. Several disease experiments of immune plant have confirmed the correction of this argument, which break the problems that artificial immune resistance can not be genetic, it is worthy of application.

Key words:Bisexual organism; Mutational mechanism; Biological evolution; Bisexual cell; Cell fusion; Abnormal factor; Response to information

作者簡介：劉元?jiǎng)P（1930-），男，湖南攸縣人，教授級研究員，中國植物病理學(xué)會前理事，原國家科學(xué)技術(shù)委員會攻關(guān)局聘農(nóng)業(yè)專家，國務(wù)院授予科技特殊貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，從事植物病理學(xué)研究。1990年農(nóng)業(yè)部成果處組織國內(nèi)專家評審，對中國蕪菁花葉病毒（TuMV)的研究達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。本項(xiàng)研究在退休后自籌，有經(jīng)驗(yàn)可供應(yīng)用。

收稿日期：2016- 01- 07

中圖分類號：Q349

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）03-0154-03