文·楊仕健
為什麼人個子高矮不同，皮膚有白皙有黢黑？我們會說：因為他們遺傳了父母的不同基因。然而，真要科學家指著一樣東西說：「這就是基因」，是件困難事。直接呈現在科學家眼前的，是一段以雙螺旋結構纏繞起來的DNA長鏈。基因，科學家傳統的理解是：把DNA長鏈分割成無數個片段，每一小段就是一個基因。那麼分割的依據是什麼呢？不同階段有不同看法。現代生命科學發展至今，基因像隱藏在DNA雙螺旋背後的幽靈，始終沒有揭下其神秘的面紗。科學界對基因概念的探索、分析和爭論也從未停息，並構成了現代生命科學發展的重要動力。
基因概念的奠基者當然是在豌豆田裡做雜交實驗的孟德爾。他於1865年提出最早的基因概念。1909年，詹森將遺傳因子命名為「基因」，但它只是個看不見摸不著的抽象符號。
20世紀初，美國科學家摩爾根通過果蠅實驗發現了基因的「藏身之處」——細胞核內的染色體。他還畫出了四百多種基因在果蠅染色體上的相對位置。1926年他出版了《基因論》一書，總結了基因的基本特徵：基因在染色體上按一定順序和間距直線排列，各自佔有一定地盤。基因首先是一個功能的單位，基因控制蛋白質的合成，從而控制生物體發育；其次是一個突變單位，一定條件下某個基因能突變成一個新的基因；再就是一個重組單位，來自父母的兩個不同基因可以像撲克洗牌一樣，重組出新類型的基因。這樣，基因不再只是完全抽象的符號，但其具體結構性質和發揮功能的具體途徑，仍有待探索。
1945年比德爾提出了「一個基因一個酶」的假說。酶就是生物體內專門催化某種生化反應的特定蛋白質。基因通過控制酶的合成，控制生命各項功能。1953年，克裡克和沃森發現了DNA分子的雙螺旋結構，後來克裡克又提出了DNA、RNA和蛋白質間信息傳遞的中心法則，這意味著達爾文留下的黑箱，在分子層面被完全打開了。
我們知道，生物體的結構大部分是由蛋白質構成的，比如人的皮膚、頭髮、器官等，蛋白質是高分子聚合物，多肽鏈則是這種聚合物的組成單元。通過基因與蛋白質在分子層面的對應關係，人們形成了這樣的理解：基因是一段DNA片段，轉錄為RNA後再翻譯後合成一段完整的多肽鏈。這樣，從最早的「一個基因一個性狀」，到「一個基因一個酶」，直到「一個基因一個多肽鏈」，基因被廣泛理解為生命信息的承載者。從還原論角度出發，一些科學家乾脆認為對生命現象的所有解釋都可以最終歸結到基因身上去，最典型的就是道金斯的《自私的基因》一書。
隨著現代分子生物學的發展，人們發現基因並沒有過去想像的那麼簡單，不同的基因之間會相互影響，而不是像過去設想的那樣各自為政；另外基因和蛋白質的合成也不是簡單的一一對應關係。這說明，有必要把不同基因構成的整體——基因組作為一個基本的研究對象，這樣才不會把生命的奧秘限制在單個基因範圍內去理解。21世紀人類基因組計劃的完工，標誌著「後基因組時代」的開端。在這一時期，出現了一門稱為「系統生物學」的嶄新學科，其研究對象是基因組、蛋白質組、轉錄組、代謝組等多層次相互作用的網絡。
如今，基因概念是否已經過時？在國際生物學的歷史、哲學與社會學研究協會2011年大會上，杜普雷揭示了傳統基因概念的缺陷，並與基因組概念進行比較，宣稱：「基因已死，基因組長存！」相反，理查森認為基因的概念仍將被繼續使用，基因組如此複雜，只有藉助基因概念才變得可追蹤。
筆者認為，基因作為現代生命科學的核心概念，在一段時間內還將發揮其重要作用。聯想古希臘的以太概念，它在科學史中存在了兩千多年，曾作為亞里斯多德宇宙體系中的第五元素，也曾是笛卡爾宇宙體系中的渦旋組分，一直到愛因斯坦革命性的提出了相對論，才被徹底拋棄。類似的，基因概念也終將有「功成身退」的一天，這一天的到來，將標誌著生命科學的一次巨大飛躍。
(來源:科技日報)