《實驗動物科學(xué)》 四、突變的機(jī)理和突變系動物

生物的遺傳具有保守性，每只動物從它的雙親獲得兩套基因，并都能極穩(wěn)定地從上代傳給下代，亦正是這種保守性，使生物能穩(wěn)定地繼承它們祖先的性狀，因而親代狗產(chǎn)生的后代必然是狗；親代貓產(chǎn)生的后必然是貓。這是由它們親代的遺傳物質(zhì)，亦就是千千萬萬個基因，經(jīng)過復(fù)雜的生化反應(yīng)過程復(fù)制出來的，并在一定環(huán)境條件下形成了各種不同的特定性狀。但是成千上萬的基因在復(fù)制過程中，經(jīng)常有個別基因發(fā)生變異，并喪失了原有的正常功能。由于絕大多數(shù)基因還保持與親代相同，所以子代也基本上與親代相同。然而，個別或少數(shù)基因的變異，使這個特定基因的性狀必然與其親代的性狀不同。這個發(fā)生變異的性狀有時能在子代中表現(xiàn)出來，這種變異就叫實“突變”，并能世代相傳而保存下去。這個變異的基因叫做“突變型”。遺傳學(xué)家常使用突變型推斷未知基因的存在，因此，生物在世代的相傳中，既保持穩(wěn)定而又發(fā)生變化，并且是經(jīng)常不斷地發(fā)生。自然界各種生物遺體的保守性是相對的，變異則是絕對的。突變是生命機(jī)體的特性之一。就是因為這樣不斷地變異才促進(jìn)了生物的進(jìn)化。

基因突變是DNA分子上堿基發(fā)生了變化而造成的。通過遺傳和化學(xué)分析認(rèn)識了突變型的遺傳性質(zhì)，有些變化是一個堿基為另一個堿基所替代；另一個情況是插入或缺失了一個堿基，還有的變化包括許多堿基獲得、失去或重新排列等等?？傊墙M成基因的物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化。這種自發(fā)的突變率因不同的生物種類而異，有人估計由幾萬分之一到幾百萬分之一。已知的外環(huán)境影響，如射線和化學(xué)物質(zhì)能增加突變率，但引起突變的機(jī)理和發(fā)生條件，一直在吸引著人們進(jìn)行深入的研究。

生物的突變既能偶然又必然，同時既有害又有利。但是在絕大多數(shù)的情況下，突變對生物機(jī)體是有害的。突變型往往也是生物所攜帶的隱性基因的暴露。當(dāng)它成為純合時，將是致命的的或是有害的，例如小鼠的先天性腦積水。Gruneberg認(rèn)為，小鼠的先天性腦積水是由于在小鼠發(fā)育中多源效應(yīng)的單個基因ch所致，該基因的出現(xiàn)是一個自發(fā)的突變，這是最初在研究小鼠的早期發(fā)育能影響軟骨形成中發(fā)現(xiàn)的。帶有這種純合基因的小鼠，生下時是活的，但因肺臟不能膨脹而死亡，同時亦能發(fā)現(xiàn)其它明顯的不正?，F(xiàn)象，如頭顱、額和臉部長得不成比例，大腦半球隆起一個大水泡，里面充滿液體。這是因為頭骨不正常而只有皮膚蓋著額的結(jié)果。眼睛常開著，面部的觸須異常，胸骨異常，含有少量骨質(zhì)或不形成胸骨，這些異?，F(xiàn)象在胚胎期第13天就已發(fā)生。這種多源效應(yīng)可以追索到一個單一的起因，就是軟骨的形成不正常。各種骨骼的異常是直接發(fā)生的，而生理學(xué)的干擾是繼發(fā)的。單一的最初反應(yīng)是由該突變基因所控制的。

由于各種生物的形成都經(jīng)過了長期進(jìn)化的歷史過程，它所處的環(huán)境條件已形成了高度的協(xié)調(diào)而平衡統(tǒng)一。環(huán)境條件的變化可能促進(jìn)生物遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，是為了適應(yīng)新的環(huán)境而生存下去，因而形成了現(xiàn)在地球上千千萬萬的生物種類，并且還在不斷地繼續(xù)進(jìn)化之中。

生物在長期繁殖的過程中，子代突然發(fā)生變異，其變異的遺傳基因等位點(diǎn)可以遺傳下去，或即使沒有明確的遺傳基因等位點(diǎn)，但經(jīng)過淘汰的選拔后，能維持穩(wěn)定的遺傳形質(zhì)。這種變化了的能保持遺傳基因的特性的品系，稱之為突變品系，也就是指正常染色體的基因發(fā)生了變異的、具有各種遺傳缺陷的動物。在小鼠和大鼠中，通過自然突變和人工定向突變，已培育出很多的突變系動物，如目前國際上已發(fā)現(xiàn)的小鼠突變基因有648個，培育的突變系小鼠有350多個品系，大鼠有50多個品系。特別象無毛、無胸腺裸鼠已成為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中令人注目的“寵兒”，并被廣泛地應(yīng)用于腫瘤等研究。