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探索手性起源 12.

[2023-01-16] 手性现象 1075

【探索手性起源  12.

12. 手性进化论③)

 有科学家用基因遗传来解释右撇子多的成因。生物体内存在多种显性基因,以大写字母D来表示;同时也存在隐性基因,以小写字母d来表示。若一个人含有右撇子的显性基因D,则他必定是右撇子,如果具有手性随机的隐性基因d,即使是双重的dd基因,也就是他为左撇子或右撇子的几率各占一半,那么他有可能是左撇子,也有可能是右撇子,但左撇子的基因必定是dd。也就是说,若父母基因分别是DDdd,即右撇子和一个是可能的左撇子。那他们繁衍的后代基因如下图。

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 其子一代中DddD均为右撇子,d控制的基因性状虽然表现不出来,但它会继续遗传下去。因此子二代会有四种可能性,分别是DDDddDdd。其中表现出显性基因的为前三种,都为右撇子,而第四种有可能是左撇子,也可能是右撇子。如此循环遗传下去,右撇子会越来越多,左撇子会越来越少。即使父母都是左撇子,其基因表达都为dd,子代的基因表达也是dd,即有可能是左撇子,也有可能是右撇子。

 另有一种现象可类推,那就是同卵双胞胎大约出现一个左撇子的可能性是1/4。这是因为同卵双胞胎的基因表达不外乎也是这四种:DDDddDdd。也即每4对同卵双胞胎中有一对可能是dd,则按照概率均等原则,这对双胞胎中可能有一个是左撇子,另一个则是右撇子。

  如果生物的手性偏向性与基因有关,人们自然想到生物的手性结构也与基因有关。科学家也发现与生物的手性有关的基因有几十个,其中特别引人注目的是一种叫作Nodal的信号分子,它通过对胚胎的特异表达发挥作用,决定着胚胎的手性不对称发育。生物一旦失去Nodal基因,就会引起胚胎手性不对称发育的紊乱。比如,大多数蜗牛壳的外形是右手螺旋结构,它的起因也是生物学上的一个长期求解之谜。美国加州大学伯克利实验室的科学家们分别对右旋蜗牛和左旋蜗牛进行研究,发现右旋蜗牛中的Nodal基因在胚胎的右侧表达,左旋蜗牛中Nodal基因在胚胎的左侧表达。如果用药物抑制Nodal的功能,则蜗牛壳的旋转方向就会中断。他们的实验无可辩驳地证明蜗牛外壳的手性结构是由基因Nodal调控的。那么问题是,这种基因在胚胎左、右两侧表达的差异双是如何产生的呢?它也许是在发育或进化过程中逐步形成的。



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