Question

【題目】

基因與環(huán)境的“共舞”

生物體的細(xì)胞中有一本生命之書——基因組。人的生命源于一個(gè)受精卵，初始的全能或多能細(xì)胞中的DNA，在轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用下被激活或抑制，讓細(xì)胞走向不同的“命運(yùn)”，最終在細(xì)胞中表達(dá)“一套特定組合”的基因。

生命處于不斷變化的環(huán)境中，億萬年的進(jìn)化讓生命之書中蘊(yùn)藏了應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的強(qiáng)大潛力。細(xì)胞中基因的表達(dá)始于染色質(zhì)的解螺旋，各種轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到DNA上，啟動(dòng)表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，這些過程中都存在著調(diào)控，這種調(diào)控不改變DNA序列，但會(huì)對(duì)基因進(jìn)行修飾，從而引起基因表達(dá)的變化及表型改變，并且有的改變是可遺傳的，即表觀遺傳。例如DNA上結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán)（甲基化），能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象的改變，從而改變基因表達(dá)。表觀遺傳提供了基因何時(shí)、何處、合成何種RNA及蛋白的指令，從而更精確地控制著基因表達(dá)。

表觀遺傳是個(gè)體適應(yīng)外界環(huán)境的機(jī)制，在環(huán)境變化時(shí)，生物可以通過重編程消除原有的表觀遺傳標(biāo)記，產(chǎn)生適應(yīng)新環(huán)境的表觀遺傳標(biāo)記，這樣既適應(yīng)了環(huán)境變化，也避免了DNA反復(fù)突變?cè)斐傻娜旧�體不穩(wěn)定與遺傳信息紊亂。

表觀遺傳與人的發(fā)育和疾病密不可分。胚胎發(fā)育早期，建立與子宮內(nèi)環(huán)境相適應(yīng)的表觀遺傳修飾是胚胎發(fā)育過程的核心任務(wù)。母體的飲食、供氧、感染、吸煙等與后代的高血壓、II型糖尿病等疾病密切相關(guān)。表觀遺傳改變?cè)黾恿嘶加刑囟�疾病的風(fēng)險(xiǎn)，但人體可在相當(dāng)程度上忍受這些改變而不發(fā)病，經(jīng)歷十幾年或者幾十年的持續(xù)壓力，表觀修飾的彈性被耗盡，細(xì)胞或者組織再也無法正常行使功能，從而產(chǎn)生疾病。

現(xiàn)代進(jìn)化理論認(rèn)為生物進(jìn)化是種群基因頻率的改變，現(xiàn)代分子遺傳學(xué)則認(rèn)為基因型決定生物個(gè)體的表型。然而，表觀遺傳學(xué)的研究表明，遺傳并不是那么簡(jiǎn)單，表觀遺傳對(duì)遺傳觀的沖擊，也使進(jìn)化觀的討論更加復(fù)雜。

生命本質(zhì)上是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體，基因與環(huán)境的“共舞”，才會(huì)奏響生命與環(huán)境相適應(yīng)、協(xié)同進(jìn)化的美妙“樂章”。

（1）全能或多能細(xì)胞走向不同“命運(yùn)”的過程稱為_______，依據(jù)本文，這一過程是________的結(jié)果。

（2）遺傳學(xué)家提出中心法則，概括了自然界生物的遺傳信息傳遞過程。請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)繪出已概括的中心法則圖_______。

（3）基因突變和基因重組不屬于表觀遺傳，其原因是基因突變和基因重組_______發(fā)生了改變。

（4）人們用“病來如山倒”形容疾病的發(fā)生比較突然。請(qǐng)結(jié)合文中內(nèi)容，用30字內(nèi)的一句話，作為反駁這種觀點(diǎn)的內(nèi)容：_______。

（5）在進(jìn)化上，有一種觀點(diǎn)叫做“獲得性遺傳”，認(rèn)為“獲得的變異可遺傳給后代”。從基因與環(huán)境關(guān)系角度，這種觀點(diǎn)是否有科學(xué)依據(jù)?請(qǐng)結(jié)合本文闡述理由：_______。

Answer 1

【答案】細(xì)胞分化 基因選擇性表達(dá)和表觀遺傳共同作用 染色體的DNA序列 疾病是環(huán)境因素持續(xù)作用下，表觀修飾彈性被耗盡的結(jié)果 有，環(huán)境變化可引起基因的表觀修飾，這種變異有可能遺傳（或“沒有，環(huán)境變化若未引起基因的表觀修飾，這種變異不遺傳”）

【解析】

中心法則及其發(fā)展：生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的一般規(guī)律是中心法則。（1）遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制。（2）可以從DNA流向RNA,進(jìn)而流向蛋白質(zhì)即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，后來，中心法則又補(bǔ)充了遺傳信息RNA流向RNA和RNA流向DNA兩條途徑。

（1）文中所講的全能或多能細(xì)胞走向不同“命運(yùn)”的過程是基因選擇性表達(dá)的過程，稱為細(xì)胞分化，依據(jù)本文的論點(diǎn)可知，這一過程是基因選擇性表達(dá)和表觀遺傳共同作用的結(jié)果。

（2）由分析可知，遺傳學(xué)家提出中心法則，概括了自然界生物的遺傳信息傳遞過程。其中遺傳信息傳遞過程如下：

（3）題意顯示，表觀遺傳是個(gè)體適應(yīng)外界環(huán)境的機(jī)制，在環(huán)境變化時(shí)，生物可以通過重編程消除原有的表觀遺傳標(biāo)記，產(chǎn)生適應(yīng)新環(huán)境的表觀遺傳標(biāo)記，這樣既適應(yīng)了環(huán)境變化，也避免了DNA反復(fù)突變?cè)斐傻娜旧�體不穩(wěn)定與遺傳信息紊亂，即表觀遺傳是一種遺傳修飾，而遺傳物質(zhì)并未改變，而基因突變和基因重組使染色體的DNA序列發(fā)生了改變，因此基因突變和基因重組不屬于表觀遺傳。

（4）題意顯示，表觀遺傳改變?cè)黾恿嘶加刑囟�疾病的風(fēng)險(xiǎn)，但人體可在相當(dāng)程度上忍受這些改變而不發(fā)病，經(jīng)歷十幾年或者幾十年的持續(xù)壓力，表觀修飾的彈性被耗盡，細(xì)胞或者組織再也無法正常行使功能，從而產(chǎn)生疾病，簡(jiǎn)言之，患病是因?yàn)樵诃h(huán)境因素持續(xù)作用下，表觀修飾彈性被耗盡的結(jié)果，因此用“病來如山倒”形容疾病的發(fā)生是不合適的。

（5）進(jìn)化使得生命蘊(yùn)藏了應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的強(qiáng)大潛力，研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)化過程中存在著表觀遺傳，即存在著調(diào)控，這種調(diào)控不改變DNA序列，但會(huì)對(duì)基因進(jìn)行修飾，從而引起基因表達(dá)的變化及表型改變，并且有的改變是可遺傳的。因此“獲得性遺傳”有道理，即環(huán)境變化可引起基因的表觀修飾，這種變異有可能遺傳。