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2020-06-01環境會影響型態產生差異?從春秋南橘北枳談性狀遺傳 606 期

Author 作者 許惇偉/高雄師範大學生物科技系副教授。
2000多年前,戰國後期所編著的史書《呂氏春秋》中記載:「夫種麥而得麥,種稷而得稷,人不怪也。」說明不論是麥或當時俗稱為稷的高粱,每世代長成的外表都相似,被認為是正常也不過的事。這敘述表示當時的人已經觀察生物代代間性狀的相似性,有因果關係,這也是今日生物學的遺傳觀念。

但比《呂氏春秋》稍早數百年成書、記載當時齊國名相晏嬰故事的《晏子春秋》,卻有另一段人們耳熟能詳——「 南橘北枳」的成語典故。該書記載晏子當時以「橘生淮南則為橘,生於淮北則為枳,葉徒相似,其實味不同。所以然者何?水土異也。」說明橘子在南方長得甜美,到北方卻因為水土環境不好而成為不可口的枳,以此比喻巧妙回答對方指控齊國人易淪為盜賊,是他國環境影響使然,而非齊國人的天性。

以現今的科學觀點來看,上述典故傳遞了兩個訊息:一是物種會因為遺傳而有代代相似的性狀,麥子跟高粱性狀的差異,顯而易分辨;但另一個訊息是,即使遺傳相同的物種,卻可能會因為後天環境而影響性狀,讓原本應該是甜的橘子,嚐起來卻是苦的枳實。難道不同物種性狀與遺傳的關聯性,會因為其它影響而改變?

性狀與遺傳學


性狀,是生物學家用來描述生物在形態、結構或生理特徵等差別的名詞,舉例來說,豌豆的高矮、豆莢顏色或種皮型態等,就是豌豆的不同性狀。遺傳學之父孟德爾(Gregor Mendel)在豌豆雜交實驗中發現,親代與子代各種性狀間的關聯性,有簡單的數學規則可循。之後,科學家統整更多研究後指出,生物諸多性狀的表現,是由親代傳遞至子代的某種因子所主導,這種子代可由親代承繼下來的因子,稱為遺傳因子。而遺傳因子的特性,會影響性狀的表現。

基因、基因型與表現型


20世紀初,丹麥遺傳學家約翰森(Wilhelm Johannsen)整理了當時重要的遺傳學觀念,並且提出了表現型(phenotype)、基因型(genotype)與基因(gene) 的想法。約翰森將所謂的遺傳因子定義為基因,不同種類的基因,各自主導不同性狀的表現,而生物性狀的種類五花八門,亦各由不同的基因所主導。因此,一個生物所有性狀特徵的集合,稱為該生物的表現型,而這些關係到各種性狀表現的基因統合一起,便稱為該生物的基因型。

舉例而言,具有高莖、黃豆莢和種子皺皮性狀的豌豆,稱為該種豌豆的表現型;而豌豆的高莖基因、黃豆莢基因、種子皺皮基因,就是豌豆的基因型。
……【更多內容請閱讀科學月刊第606期】