孟德尔基因假设的真实含义被重新发现

                   摘要                                                                                                 19.10.02              

文特尔博士所谓的“合成生命”是否由基因组制造引发了对现代遗传学基础思想（种质：全遗传物质：基因）是否真实的疑问。然而，理论上基因到底能否制造细胞（性状被包括在内）要取决于孟德尔的基因假设而并不能由人们随意争议或讨论可以决定的。作者就此重新研究了孟德尔基因假设。结果出人意料，竟发现基因是指一个控制个体规格的遗传要素而并非是个体的制造者。也即，基因是促使者，受促者遵循它限定的规格才制造了个体。这一发现是孟德尔辞世后最重大的遗传学发现。包括艾弗里实验在内的科学事实一致证明这一发现是真实的。

1. 导言

一般认为，奉孟德尔为“遗传学之父”的“现代遗传学”对孟德尔之基因假设自当有着正确的理解。然而2010年的一场风波却使上述想法发生了动摇。

2010年文特尔团队说他们合成了一个人造蕈状支原体基因组并用它制造了“合成生命”[1、2]。这意味着基因组是个体（细胞）的制造者。这样的说法与“现代遗传学”的共识：“种质：生殖细胞的遗传物质：基因”[3]是相符的。

然而，加州Scripps研究所国际知名的生命科学家杰拉德·乔伊斯博士在《纽约时报》上说:“文特尔博士复制了一种细菌的DNA并将其插入另一种细菌。第二种细菌遵循插入的DNA结构中隐含的规范制造了所谓的“合成细胞”的所有蛋白质和细胞器[2]。乔伊斯博士的说法表明基因组并不是个体（包括细胞）的制造者。

这里出现了两个不能同时成立而相互矛盾的判断。两不可能都正确。

正确确认将直接决定“现代遗传学”的命运：如果基因是个体（细胞）的制造者，那现代遗传学就是正确的；而如果基因不是个体（细胞）的制造者，基因就不等同于全遗传物质，那现代遗传学的基础（把基因当作全遗传物质）就是不正确的。

曾被誉为 “人类历史上最重要科研成果”的“合成生命”不久就被搁置一旁了。但是是静悄悄地。可能是科学界怕人们太过注意此事；或者说怕人们追问为什么？因为学术界自己也陷于困惑之中。没有人直接说文特尔说的是谎言，是荒谬（实际上是荒谬的：DNA若能制造细胞，它就该是个永动机。如果DNA不耗能就能制造细胞，那么生命界无须阳光就能繁殖了）。但也没有人继续渲染“合成生命”，更没有人质疑这一“分子生物学上最高成就”怎么9年了还没有获得诺贝尔奖？无论是文特尔博士还是乔伊斯博士都没有把自己的判断继续演绎下去。文特尔博士没有质问乔伊斯博士：如果DNA无能制造细胞，那“现代遗传学”不就是错的”吗？乔伊斯博士也没有进一步说：文特尔博士的断言应归咎于“现代遗传学”基础思想。

这显示两位博士都难以在 “现代遗传学”与分子生物学事实两者（之间）作出取舍：一方面，“现代遗传学”是100年来显赫权威的经典理论；另一方面，却是比任何权威更权威的客观事实。

然而在理论上基因到底能否制造细胞（包括性状）应取决于孟德尔的基因假设而并非是人们可以随意争议或讨论的。因此，我们应该回到孟德尔基因假设那里去看看孟德尔设定的基因是否是个体（包括性状）的制造者。

2. 孟德尔基因假设

孟德尔假设：“如果高株品种的生殖细胞含有促成高株的某种东西，而矮株品种的生殖细胞含有促成矮株的某种东西”[4]。文中的某种东西（英语something）就是后来所说的“基因”。

从这个假设，我们没有看到孟德尔有基因是高或矮的制造者或植株的制造者的想法。

相反，这个假设明白地告诉我们: 基因是促使个体（植株）为高（或矮）的促成者。记住，基因是促成者而不是制造者。这是孟德尔假设的根本思想，也是判定两位博士（文特尔博士与乔伊斯博士）谁对谁错的关键依据。

显然，孟德尔认为基因不制造高（或矮）或植株，但能限定植株规格为高（或矮)；可见基因是限定及控制产品（个体）规格的要素。

日常生活中这种控制产品规格的促成者很常见，形式多为模板、图纸、模具、设计方案等。例如，飞机厂有促成飞机为单翼机的图纸，也有促成飞机为双翼机的图纸。一张机翼图纸控制飞机的一个部件的规格，一套图纸将控制整个飞机的规格。同理一个基因（如高-基因或矮-基因）控制一个性状的规格（如高或矮），一套基因（基因组）将控制产品整套性状（也即植株）的规格。

促成者不等同于制造者，但它是制造特定规格产品的参与者。既然是促成者，在逻辑上必定意味着受促者的存在；没有受促者就没有什么促成者。在飞机厂里受促者当然是飞机生产线；每架飞机都是飞机生产线遵循该架飞机的图纸限定的规格制造出来的。在孟德尔假设里这个受促者只可能存在于受精卵的无基因部分（今天我们已经能确定这个受促者是卵中的转录酶系[5]，然而这得益于20世纪下半叶的科学发现。在孟德尔年代是无能确定的）；因为基因作为促成者不可能同时又是受促者。每个个体都是受精卵的无基因部分遵循该个体基因（基因组）限定的规格制造出来的。所以就像飞机厂有两个要素（飞机生产线及飞机设计图）一样，孟德尔的假设直接意味着个体制造者由两个要素构成。它们是1）基因/基因组(即促成者)和2）位于受精卵无基因部分的施工者(即受促者)。

经上述透彻分析我们得知，孟德尔假设的含义是：基因是生殖细胞中控制产品（个体、性状）规格的遗传要素。它能使受精卵的无基因部分按照它设定的规格制造产品(个体、性状)。也就是说，高植株是由受精卵的无基因部分遵循含高基因的基因组限定的规格制造出来的，而矮植株是由受精卵的无基因部分遵循含矮基因的基因组限定的规格制造出来的。

此时我们突然发现，孟德尔假设的含义竟与前述乔伊斯博士的陈述惊人地一致。

请看，文特尔博士合成的DNA是一个蕈状支原体的基因组。按孟德尔思想它应该是一个控制个体规格的遗传要素。也即它能使受精卵的无基因部分按照它设定的规格制造出一个属于蕈状支原体的细菌。这就与乔伊斯博士所说的完全一致了：“第二种细菌（一个去核的山羊支原体，相当于受精卵的无基因部分）遵循插入的DNA结构中隐含的规范制造了所谓“合成细胞”（属于蕈状支原体）的所有蛋白质和细胞器”。

这一密切吻合完全证实孟德尔思想是正确的，因为乔伊斯博士的话是由76年来发现的科学事实支撑的。同时它也是一个很好的反馈间接证据，证明我们 (对孟德尔关于基因的假设) 的解读是正确的。

3.  客观事实证明：孟德尔设定的基因概念是客观存在的，而能制造性状及个体的基因在客观世界里没有被找到

3.1 最早的证据来自艾弗里实验

1944年艾弗里团队确定基因由DNA组成，并指出：“DNA能刺激无荚膜的RII型肺炎球菌制造出荚膜来”（英语为 “DNA is capable of stimulating unencapsulated R variants of Pneumococcus Type II to produce a capsular polysaccharide”[6]）。它告诉我们：DNA(基因)不是荚膜多糖(性状)的制造者，它只是使RII型肺炎球菌（施工者）制造出荚膜的促成（刺激）者。也即，RII型肺炎球菌（施工者）遵循（被艾弗里发现的）DNA的限定规格制造了荚膜。艾弗里的断言与孟德尔基因假设（或乔伊斯博士在先前的陈述）完全一致。

这一实验事实证实：孟德尔设定的基因是客观存在的。而“现代遗传学”的作为制造者的基因则没有被找到。

3.2  科学（分子生物学及细胞生物学）证据纲要

艾弗里实验之后的年代里生物化学（包括后来兴起的分子生物学）及细胞学（包括后来兴起的细胞生物学）取得了长足的进步，特别在涉及DNA的领域里。由此发现的新事物包括DNA的被转录、转录酶及转录因子的发现、核酸碱基的配对原则、遗传密码的发现、转录产物各种RNA及它们各自功能的发现、RNA制造蛋白质功能的确认、蛋白质（含各种合成酶）功能的研究以及细胞学里细胞周期知识的逐步直至完满的掌握。作出这些贡献的科学家中仅以诺贝尔奖得主计人数也在百人以上。这些科学成就今天已经成为了科学知识记载于大学里的（分子生物学、生物化学、细胞学及细胞生物学）教科书及科学领域的百科全书里了。

在浩如烟海的科学真相中这里只需提出如下4点就足够了：1) 所有细胞（包括细胞的产物）都由其细胞的无DNA部分（转录酶系）遵循细胞DNA结构隐含的规范制造的。制造是在由基因组被转录引发的一个自然的，预定的，自动的，因果的连续的程序过程（即细胞周期）里完成的。但所有活动都可归因于基因组被转录。2）每个个体的所有细胞都是其第一个细胞（受精卵）的产物，所以每个个体都是由受精卵的去核部分（转录酶系）遵循卵内DNA限定的规范制造的。所以，基因组被（卵转录酶系）转录是个体产生的根本原因。3）基因组控制个体所有产物规格的原理首先是因为DNA是制造RNA的模板，DNA控制了RNA的规格。而RNA又控制了蛋白质的规格，最后蛋白质再控制了脂类及糖类等其它有机物的规格。4）DNA没有制造能力。在个体形成过程中它不耗能、不做功、不建立3’、5’-磷酸二酯键或肽键。

1)与2）证明科学真相与孟德尔假设完全一致。基因（DNA）不是个体或细胞的制造者而只是促成者。个体或细胞都是受精卵（细胞）的无基因部分按照卵（细胞）的基因（DNA）设定的规格制造出来的。而3）与4）具体证实了基因（DNA）是一个以模板形式存在的纯粹的限定并控制产品（个体、细胞、性状）规格的要素。

这些客观事实与艾弗里实验的证据一样证明了：符合孟德尔设定的基因是客观存在的，而“现代遗传学”的作为制造者的基因则没有被找到。

4.  结论：

至此，我们可以确信，孟德尔基因假设的真实观点已被我们重新发现。那就是：基因是生殖细胞中控制产品（个体、性状）规格的遗传要素。它能使受精卵的无基因部分按照它设定的规格制造产品(个体、性状)。

重新发现孟德尔基因假设原义是孟德尔辞世后最重大的遗传学发现。这是因为孟德尔基因假设之原义（除去孟德尔自己之外）从没有被世界所认识。“现代遗传学”诞生之前的约半个世纪里几乎无人知晓孟德尔，而之后100多年来人们接触到的却只是“现代遗传学”提供的不正确的含义。这理所当然会产生后果。最严重后果就是基因因此而成了现代遗传学的立论基础。错误的理论必然引发出荒谬来。文特尔博士合成了基因组就以为自己创造了生命就是个典型例子。

如同地心说时期也能研究太阳、地球、月亮及诸行星一样，在错误的遗传学理论时代也能研究基因、染色体、DNA、RNA、转录酶；但总的方向是错的。

如果人们坚持地心说，那么由于自以为已经找到了太阳系的中心，人们就不会再去找中心，人们也就永远不会知道哪儿是中心。同样，如果人们坚持“现代遗传学”，那么由于自以为已经找到了全遗传物质（即基因，而实际上基因只是构成全遗传物质的一个要素），人们也就不会再去找全遗传物质，人们也就永远不会知道什么是全遗传物质。于是生命之谜永远无法解开，人造生命同样也永远不会问世了。

正确的遗传学理论是遗传科学正常发展的前提与保证。

注：本文作者曾就同一主题发表过一篇文章[7]。但是那篇文章聚焦于“基因是模板而不是制造者”，并就“现代遗传学”怎么会把基因当作全遗传物质的深层原因作了分析。后来，有反馈表示人们认同文章的结论但在理解孟德尔的假设与乔伊斯博士言论的一致性方面依然较模糊。由此促发作者去写今天这篇文章。当本文初稿确定时作者发现孟德尔基因假设的真实含义可以用乔伊斯博士的文字来表达。以乔伊斯博士语言为参照，这样的描述不仅简单，而且特别具有说服力。可以说只有在基因真相大白的今天，孟德尔基因假设之真实含义才出现了最合适的表达语言。以前，我懂得孟德尔假设的真实含义，然而如何来说服别人始终非常困难。乔伊斯博士为我提供了最确当的表达语言。只有被说服，世界才会认识到孟德尔基因假设的真实含义被重新发现了。

References:

[1]    Gibson DG, Grass JI, Lartigue C, Noskov VN, Chuang RY, Algire MA, et al. (2010) Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. Science 329, 52-56. https://doi.org/10.1126/science.1190719

[2]    Wade N. “Researchers say they created a ‘Synthetic Cell’” (20 May 2010) New York Times.

[3]    Germplasm (20 Nov. 2019 cited from Merriam-Webster Dictionary of Encyclopaedia Britannica) www.merriam-webster.com/dictionary/germ

[4]   Morgan, T.H. (1928) The Theory of the Gene. Yale University Press, New Haven, pp2.

[5]   Zhou, M.Y. (2018) The Answer to the “First Question” in Genetics: The Hereditary Material. Open Access Library Journal, 5: e4645. https://doi.org/10.4236/oalib.1104645

[6]   Avery OT, MacLeod CM, and McCarty M. (1944) Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of Pneumococcal types. Journal Experiment Medicine 79, 152. https://doi.org/10.1084/jem.79.2.137

[7]   Zhou, M.Y. (2018) Mendel Actually Wants to Say: Genes Are Only One Element of the Hereditary Material. Open Access Library Journal, 5, e4941. https://doi.org/10.4236/oalib.1104941