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”,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)化讓生命之書中蘊藏了應(yīng)對環(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,但會對基因進(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、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)。
表觀遺傳是個體適應(yīng)外界環(huán)境的機(jī)制,在環(huán)境變化時,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)突變造成的染色體不穩(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)。表觀遺傳改變增加了患有特定疾病的風(fēng)險,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,遺傳并不是那么簡單,表觀遺傳對遺傳觀的沖擊,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”的過程稱為
細(xì)胞分化
細(xì)胞分化
,依據(jù)本文,這一過程是基因選擇性表達(dá)和表觀遺傳共同作用
基因選擇性表達(dá)和表觀遺傳共同作用
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染色體的DNA序列
染色體的DNA序列
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,作為反駁這種觀點的內(nèi)容: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
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
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(5)在進(jìn)化上,有一種觀點叫做“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,這種觀點是否有科學(xué)依據(jù)?請結(jié)合本文闡述理由: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”)
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”)
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