发现生物突变和进化的机制

刘元凯

（黑龙江省农业科学院园艺分院，哈尔滨150060）



发现生物突变和进化的机制

刘元凯

（黑龙江省农业科学院园艺分院，哈尔滨150060）

摘要：发现了只有正在融合的两性细胞才是执行突变的场所，只有不利于生存的因素发出的信息，才能引起生物体产生应对信息,这正是生物为不断完善自身生存能力需要的有利信息。短促的两性细胞融合时间恰与应对信息同时发生，才能给子代留下一份应对信息的记忆，在一定条件下稳定遗传。几个免疫植物病害的实验都证实了这项论证正确，突破了人工免疫的抗性不能遗传的世纪难题，应用前途广阔，易普及。

关键词：两性生物；突变机制；生物进化；两性细胞；细胞融合；异常因素；应对信息

农作物靠化肥增产，靠农药治病虫，越来越令每个人担忧食品的安全，解决的根本途径是创新光合效力高和抗多种灾害的植物资源。对此，世界大多数国家都投入了很大人力和财力，科学工作者从物理、化学、和太空技术入手，研究创新的途径，但努力了几十年没有提出一个可通用的方法，于是，科研人员把希望寄托在转基因技术上，热度不断升高。

世界上某大型转基因公司，给玉米、大豆转入了抗虫、抗除草剂基因，商品化效益巨大，但在提高光合效率方面的商品很少，表明了已掌握的转基因技术应用范围小，更没有涉及动物。从其30多年的巨大投入来看，研究进度缓，说明这条研发路线还不能成为大众研发的方向。

一个基因的功能作用的发挥，需要相关基因配合，以调动职能器官表达生命势态。例如，A向B伸出一只要握手式的手，对B就是一个指令，B通过视觉系统、神经系统、肢体运动系统的有关功能基因的联锁反应，就伸出了应对的手。也就是说，一个功能基因的启动，激发了相关基因进行连锁反应，才表现出应答势态，足见基因间有一种严密的生态关系。只把每个基因当作一个独立性状的载体就貌合神离了。转基因技术能把一个基因转到受体的基因链上，但很难转入其协调的生态关系，这也许就是转入难度大和产生后虑的原因所在。

研究生物突变机制，明了其功能结构和运行规则及其与环境的关系，顺势引导生物自主突变，避免损伤其内因间的生态环境是上策。

两性生物起源于5.7亿年前，经过亿万次磨练的突变，已拥有700多万种。它们的突变机制是看不见摸不着的，不是实验方法能解决的，只能先进行理论论证后求证。

1论证的路线和方法

这是一个无法用实验科学研究的问题，只能采取理论论证。用哲学的观点，辩证思维和抽象思维的方法，从平凡的、熟悉的自然知识和自然现象了解有关共性；归纳共性找规则并注意发现特殊矛盾。合乎生态关系的组合规则可以发现原理。分析有关特殊矛盾产生的原因符合所得原理就完成了一个论点。

2对突变机制的论证

突变机制是5.7亿多年前开始有了两性器官［1］以后逐渐完善的，所以本论证是对5.3亿年前以来两性生物的突变机制进行论证。

2.1与突变有关的广义生物学问题

2.1.1生物的秉性

秉性是生物稳定遗传的生命性格，两性生物高低层次多、种类庞大，生活轨迹和习性大不相同，又各生活在千差万别的环境中，但它们生活的目标是一个，要世世代代生存下去。要生存就要适应不断变化的环境。要适应不断变化的环境，就要不断完善自身的生存能力。人出生后，随着岁月增长，无须教诲就会自觉自动学爬、学坐、学站立、学走路，一直学到老，体现了生物有不断完善自身生存能力的自然力，诸如此类现象很多，透射出一股强势的“生命的自然力”。如果哪种生物缺乏这种自然力，它还能存在吗？因此，不难看出生物的秉性就是为了适应环境，不断向着完善自身生存能力的方向前进。

2.1.2生物与环境的关系

地球上的光、水、热、氧及营养物都是无生命的，只能对生命物发展起供应作用，没有调理能力。而生物是些生命体，能有意识的行动，遇到不良条件时，或进行适应变异，或就地休眠，或迁飞到异地以躲避不利的生存条件。这就可以明了在进化过程中，生物是在有意识行动，环境是在无条件普惠，生物是发挥进化功能的主体，修正了达尔文的生物进化是自然选择的观点。

2.1.3两性生物的突变机制相同

生物是由低级向高级步步突变而来，初期的两性生物经过5亿多年突变至今，生物的门类仍然稳定，层级不乱，反映出它们的突变机制相同。包括动物和植物在内的各种生物生命体的基础结构都是细胞和由细胞组成的各种器官；而各种生物的细胞结构是大同小异的；同类生物的功能器官的功能作用也大同小异，反映出生物们都不约而同的有章法而不乱的，由低级向高级进化着，都受控于同一个机制进化着。特别是各种生物的营养生长与生殖生长功能的关系协调十分相似，就可以进一步认定各种两性生物突变的机制是相同的。以上3条建立了论证问题的规矩。

2.2突变机制构成的生物学基础

前人研究表明，人类与黑猩猩在500万年以前就走向了各自独立变异和进化的道路，到现在看，两者的性状差异巨大，但决定生物体性状遗传的基因，在人体中还有98.77%的数量与黑猩猩相同［2］，足见基因的稳定性相当顽强。再从微观上看，现代科学已经发现，构成基因的DNA能存活数十万年不变［3］，更加证实了基因的稳定性。生物体都由细胞组成，基因是每个细胞的核心结构，决定稳定遗传的主体，所以生物体及其每个细胞都是相当稳定的。但寒武纪物种大爆发［4］和中国每年出生先天性残疾婴儿80万～120万［5］，全世界达4 000多万，无疑都是一些突变现象。从矛盾的对立角度看，既然稳定性占住了生物体的每个细胞，就不可能有突变性立足之地。但是，从生物进化的全过程来看，缺少了稳定性或突变性，都不会有今天的生物世界。可见每个生物体内还是有突变性的立足之处。

2.3突变机制的结构与运行规则

2.3.1生物体具有执行突变的“场所”

从胚胎学常识可以推断，只有精子和卵子（两性细胞）要进行融合，开始产生胞间连丝时起，双方才消去稳定性，撤去排异作用，才能进行细胞融合。卵细胞把精子中的遗传物质全部吸纳过去进行两性细胞融合时，才是执行突变的唯一场所。子代无不具备双亲的几乎全部的特征特性，反映了卵细胞具有强悍的纳新能力。子代是双亲最大突变的体现，也只能在两性细胞融合时完成。

2.3.2诱变因素是异常信息

客观因素可分为物质因素和信息因素。物质因素不能直接进入卵细胞，因为人体卵细胞即使在成亿个精子包围中也只允许一个精子进入，更不允许其他物质进入，否则就不会有性状基本整齐地代代相传的后代。通常的信息种类不影响生物生命的正常活动，否则，生命就会杂乱无章。引起突变的是异常信息，如唐朝王焘在《台外秘要》［6］中记述了强雷电及暴风雨时受孕，引发多种先天性残疾。刘瑞昌先生报道［7］，青藏高原的玉树地区，是中国先天性心脏病儿出生率最高的地区，是低海拔地区的3～4倍。另外，中国国家气象局网站记录了那里是中国的特高雷电区。笔者把这两份资料嫁接起来，正与王焘记载的现象相符，折射出异常因素引发突变的作用。笔者曾发现，西瓜在两性细胞融合时，遇上暴雨打击塑料棚模造成强噪音的，子代苗全部出现生长点簇生现象。此外，怀疑噪音对先天性残疾影响的报道不少，也是一种烘托。因此可以看出，只有足以影响生物正常生存的因素发出的信息才能成为引变的信息。尽管如此，这还是一个单薄的观点，但因为它能无缝对接于整体论点才确定成立。

2.3.3不利于生存的信息转变成了有利于生存的信息

人体受到病菌侵染会发烧，是一种应对反应。受到不良信息的影响自然会产生应对信息。应对信息是本体的产物，自然是有利于生存的信息。

2.3.4产生突变的规则

既然两性细胞进入融合时营造了突变的“场所”，又具强悍的纳新力，作为生物体应有的谋求完善自身生存能力的应对信息就自然会被纳入“场所”，在有关载体上留下应对信息的记忆。前人已经报道一些两性生物的性细胞融合的时间很短，在0.5h左右，信息的行程更快捷，故两者能够相遇的时间很短促。因此，引变出的应对信息得以留下，还必须是两性细胞融合的时间与产生应对信息的时间同时发生。这就是突变的关键条件，或称“规则”。以后1～2代在不利于生存条件下稳定遗传。

2.4突变机制论点的实验与展望

突变机制的理论构建了植物人工免疫的步骤和方法，按上述时间要求用芜青花叶病毒TuMV黑2株系毒原［8］，免疫高感病毒病（发病率100%，病情指数56.80）的大白菜二牛心品种一次，经过2代接种筛选，获得了高抗的586－1品种，发病率为0，解决了大白菜生产的重大灾害，已稳定使用了十多年。近年又用病毒免疫724大白菜，用西瓜枯萎病毒素免疫西瓜枯萎病，都已获得高抗病后代。证明了本理论的实用性。同样的道理，本理论自然可用于农作物抗盐硷、抗旱、抗除草剂免疫，也有可能用于提高光合作用效率和动物免疫等。因为操作是符合生物的生态关系的，所以是安全的。其他单位在玉米上免疫除草剂也初见成效。

3　　结论

创新生物资源是人类生存的战略项目，研究了半个多世纪还在爬坡。本项论证用哲学的观点，从平凡的自然现象中，归纳有关共性，辩证产生异常现象的原因，终于发现了生物突变的机制。生物体的每个细胞都由稳定性状遗传的基因所控制，只有精子和卵子融合时才撤消稳定性，因此只有正在融合的两性细胞才是可产生突变的场所。物质和一般性信息都不能直接引起突变，只有不利于生存的因素刺激生物体，体内产生应对信息才能引起突变。因此用不利于生存的物质或信息刺激生物体产生应对反应的时间，调整到两性细胞融合时的时间，就能给下代留下突变的记忆。这项理论在农作物上已成功应用于免疫病害，也可能用于抗旱、抗盐硷、抗除草剂等，也许还可用于提高植物的光合效率、免疫动物病害、减少人类先天性残疾产生。因为不伤及生物的正常生态链，所以安全可靠。

亿万个突变串联起了生物进化的过程，所以突变机制就是进化的机制。生物种类之所以千变万化是因为在不同环境中进化的结果，而突变机制是一样的。

参考文献：

［1］玛丽·萝卓.新物种化石标本［N］.大公报，2008- 03- 24.

［2］国际科研小组.人与黑猩猩基因差异［N］.参考消息，2002- 01- 05.

［3］美国科学杂志评选.十年来改变世界的十大发现［N］.参考消息，2010- 12- 17.

［4］刘元凯.寒武纪物种大爆发原因的探讨［EB/OL］.新浪网(2010- 11- 02) ［2016- 01- 07］. http://blog.sina.com.cn/s/blog_575ebe4d0101f70a.html.

［5］中国卫生部.妇幼保健和社区［EB/OL］.中国新闻网（2011- 09- 09）［2016- 01- 07］.

［6］王焘.外台秘要［M］.北京：人民卫生出版社，1955.

［7］刘瑞昌.高原地区儿童先心病流行学的研究［J］.高原医学，1983，（S1）.

［8］刘元凯，刘栩平，路文长，等.中国芜菁花叶病毒（TuMV）株系分化研究［J］.科学通报，1989，（21）：1660.

Discovery of Mutation and Evolution Mechanisms of Organism

LIU Yuan-kai
(Horticulture Branch Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150060, China)

Abstract:This study found that mutational place occurred only when bisexual cells are fusing, only by the spread of adverse information can make organism response to the information, which is advantageous information organism needs to constantly improve the viability of their own. The short time of bisexual cell fusion just occurs simultaneously when responding to information, which leaves a memory of response information to offspring, and makes stable inheritance under certain conditions. Several disease experiments of immune plant have confirmed the correction of this argument, which break the problems that artificial immune resistance can not be genetic, it is worthy of application.

Key words:Bisexual organism; Mutational mechanism; Biological evolution; Bisexual cell; Cell fusion; Abnormal factor; Response to information

作者简介：刘元凯（1930-），男，湖南攸县人，教授级研究员，中国植物病理学会前理事，原国家科学技术委员会攻关局聘农业专家，国务院授予科技特殊贡献奖，从事植物病理学研究。1990年农业部成果处组织国内专家评审，对中国芜菁花叶病毒（TuMV)的研究达到了国际领先水平。本项研究在退休后自筹，有经验可供应用。

收稿日期：2016- 01- 07

中图分类号：Q349

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）03-0154-03