1930 年代和 1960年代之间,基因成为许多生物现象的解释,包括营养适应,抗体形成和抗生素耐药性的起源。遗传选择或归纳都战胜了另一种“指导性”或适应主义的解释,这种解释强调生物体对其环境做出直接反应而发生变化的能力，有时会以持久的方式发生变化。

1950 年代强化到排除任何形式的自然选择以外的任何进化机制,遗传变异总是随机出现的,这为自然选择最适合的生物提供了唯一基础。

将 DNA 鉴定为遗传物质,阐明 RNA 与蛋白质合成的关系,在分子水平上强化了这种进化观点,核酸为基因型,蛋白质是表型。生物系统中的信息流动单向从核酸到蛋白质,这种信息隐喻结合了 DNA 作为主分子的观点,是更广泛地理解分子遗传学对生物学的历史影响的一种富有成效的方式。

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基因序列图

1950 年代和 60 年代生物学的信息转向的情况下,微生物学、免疫学和进化思想的转变重新配置​对有机体的基本自我及其与环境的关系的理解。

“适应”的定义本身受到了限制尤其是对微生物而言,因此生理适应被排除在外,有利于通过自然选择进行遗传改变,即使是单细胞生物,基因组也被视为不可或缺的核心。

将这一趋势描述为一种关于生物自我的叙述,假设:生物个体具有内在竞争性,遗传是不可渗透的和决定论的,以及选择是生物体持久变化的唯一动力,那么就微生物提供了从分子角度理解基因型和表型而言，单细胞原核生物被视为复杂真核生物的重要代表。

单细胞原核生物思维导图

作者认为：从科学研究的角度来看,至少只要人们仍然相信科学探索。自我遗传是指携带有遗传信息的DNA,控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表现。

酶适应和抗生素耐药性

酶适应的现象最早是由在两种不同的真菌物种中观察到的,某些消化酶只有在它们分解的营养物质存在时才会产生并且在这些微生物中会分泌。

发现在葡萄糖中生长的酵母不能立即发酵半乳糖,但如果将细胞转移到含有半乳糖且也有氮源的培养基中,它们可以获得在半乳糖上生长的能力。将此归因于一种酶,半乳糖酶,这种酶要么被半乳糖激活,要么从头合成,此外,还表明细胞对不同糖类的发酵是协调的。

半乳糖酶导图

含有其他二糖如含“有半乳糖的蜜二糖和乳糖”的培养基也表现出半乳糖酶活性,而葡萄糖的可用性会减缓半乳糖的发酵。最重要的是,这种适应可以在没有细胞增殖的情况下发生。

20 世纪上半叶,几个生物化学家和微生物学家致力于通过酶的形成来研究这种营养适应现象,一些人提供了额外的例子,另一些人则对观察结果提出质疑。

此外,对各种酶的鉴定引发了关于每种酶是否独立产生,或者适应是否涉及将预先存在的酶调整为新底物的问题。不仅引入了“酶适应”这个短语，而且还区分了无论条件如何形成的“组成性酶”和响应于条件而形成的“适应性酶”特定的营养素或其他环境线索。

生物学家研究“酶”

然而，术语“训练”也常用于描述这种生理反应,其方式模糊了酶适应和遗传变异之间的界限,因为新特性的稳定性通常与在这些条件下的时间长短相关，有时成为细菌培养的永久特征。

区分了“训练”和“适应”：在他看来,训练涉及获得一种细菌菌株,该菌株可以进行之前的反应无法做到,通过在包含新底物的培养基中为大量亚文化培养它。

这成为该品系的新特性,一种可遗传的变异。相比之下,适应性酶是对化学环境作出反应而形成的,“随着刺激的消除,有机体的后代会失去这种特性。” 因此,是一种“不可遗传的后天性格”。

细菌菌株

1943年萨尔瓦多·卢里亚 和马克斯·德尔布吕克 发表的“波动测试”旨在测试“训练”是否会产生突变，或者它们是否代表真正的随机变化。意识到具有噬菌体抗性的细菌数量的波动表明这种变化是由随机突变引起的。

他们提出了两个他们的实验可以区分的假设：1.“突变”暴露于噬菌体选择具有随机耐药性变化的细菌；2.“获得性遗传免疫”接触噬菌体后细菌产生免疫力,并遗传给后代。

实验表明,在其他方面相同的培养物中,对噬菌体具有抗性的变体数量的波动明显大于获得性免疫假说的预期。为细菌遗传学提供了经验基础,表明微生物表现出相同类型的随机变异。

巨噬细胞吞噬细菌

将对噬菌体的抗性与对药物的抗性进行类比,将金黄色葡萄球菌培养物暴露于青霉素,并分析了抗性出现的统计频率,以研究抗生素耐药性的出现。

耐药性是一种获得性特征,当细菌和青霉素相互接触时,它会通过相互作用而发展。耐药性是一种遗传性特征,通过突变产生,其起源与青霉素治疗无关。

耐药突变随机发生在一小部分人群中,并且由于一定浓度的青霉素消除了所有非耐药个体,因此通过治疗将耐药个体从人群中选出。

青霉素

作者认为：免疫力是人体的一种保护自身安全的防御力，主要包括对各种入侵人体的细菌、病毒进行识别消灭,简单的说免疫力是防御病毒和细菌入侵的能力。一些药物对人体免疫是有帮助,但还是靠自己多运动提稿免疫力。

脊椎动物的获得性免疫

高等生物体的适应性免疫引发了与微生物类似的问题,免疫力的获得对生物体条件的反应与遗传和进化相关,,人们早就认识到,脊椎动物接触病原体或毒素可以提供后续保护。

1890 年,埃米尔·冯·贝林 和北里柴三郎表明,注射了亚致死剂量白喉毒素的豚鼠会产生抗毒血清,可以将其转移到另一只豚鼠身上,从而保护其免受该毒素的侵害。

动物可以产生针对数千种不同物质的抗体,包括合成化学品。如果免疫系统通过遇到抗体“学会”产生抗体,这就可以解释身体如何产生针对完全外来甚至外来物质的抗体

豚鼠

一些生物学家观察结果不符,首先,在引发抗原出现很长时间后才产生特异性抗体。其次是增强效应,或者说对抗原的二次反应涉及比第一次接触更强的抗体反应。

适应性酶无法完全分解外来物质,可能会产生抗原,进而刺激酶产生抗体这是对这种新环境线索的一种类似适应。

根据这种观点,免疫力不是由于核基因的变化,而是由于细胞质中的酶反应,这种反应可以持续,因为适应性酶被认为是可以在细胞核外自我复制的实体。

免疫反应

作者认为：高等动物遗传都是一样的,动物因为它生活的环境影响,使它们产生了天然的免疫力。

遗传自我的讽刺

基因表达所涉及的机制越来越复杂,涉及各种各样的增强子和转录因子。在基因组学和后基因组学时代,转向根据调控网络研究表型,进一步复杂化了将特征归因于基因的含义。

在免疫学中,“多样性的产生”问题成为分子生物学家能够展示其技术解决免疫学问题的能力的主要舞台。许多人在内的生物学家发现了复杂的重组多样化,通过该过程,大约 300 个不同基因可以产生合成数十亿种不同抗体的体细胞系。

相反,正如免疫学中的网络理论家所说,免疫“自我”是动态产生的,以响应有机体内部的事件并通过与环境的持续接触。正如免疫学“记忆”所暗示的那样,该系统是有机体历史的产物，而不仅仅是其基因。

对抗生素耐药性的突变解释的成功导致了类似的讽刺,考虑“多重耐药性”的发现,或者单个细菌物种如在感染患者中观察到的,同时出现对几种抗生素的耐药性。

一个细菌基因的突变赋予对多种抗生素的抗性,每种抗生素都有不同的作用机制,耐药性不是通过细菌染色体上的突变产生的而是通过称为 R 因子的细胞质质粒获得的。这些R 因子可以携带对许多抗生素具有抗性的基因,并且似乎能够促进它们在细菌种群中的传播。

自我与环境之间的模糊界面仍未得到充分探索,在DNA损伤和修复时,正常代谢产生的自由基和 DNA 复制中的聚合酶错误与工业化学品和天然致癌物一起被描述为基因破坏环境的同等部分。

DNA 损伤和 DNA 修复之间的平衡图

作者认为：现代机械生物学的历史发展关键取决于内部与外部的成功分离,环境带来了问题。内在本性使它们能够成功解决问题的生物得以生存并留下后代。其他人失败了,有机体本身的性质是独立于外部世界的内部力量的结果,也就是说,相对于环境造成的问题是随机的。

因此,个体有机体是内部和外部之间联系的场所。它由内部产生,由外部处理。这样,它就没有单独的存在,而只是自主的内部和外部力量的结合,然后我们就有了奇怪的讽刺。

结论

这篇文章考虑了 20 世纪中叶对三种生物现象的遗传解释：营养适应、抗生素耐药性和抗体产生。而且，可以肯定的是,遗传学技术已被证明在研究医学和生物的生产中非常有用。

这些同时发生的变化反映了遗传自我的上升叙事,它优先考虑通过竞争进行随机遗传变异和选择,并边缘化生理或环境适应。分子生物学的中心法则进一步强化了这种叙述,其重点是自主个体。

遗传自我”存在于期望和实验之间的空间中，这是一种意识形态脚本，即使它被视为固定的，也被有机体生命的复杂性所限制，有时甚至被破坏。

关键词： 真核生物 原核生物 睡服百万大菌