不同品种的菊花,玉米,红眼和白眼果蝇

　　生物的不同品种都属于变异

　　在丰富多彩的生物界中,蕴含着形形色色的变异现象.在这些变异现象中,有的仅仅是由于环境因素的影响造成的,并没有引起生物体内的遗传物质的变化,因而不能够遗传下去,属于不遗传的变异.有的变异现象是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的,因而能够遗传给后代,属于可遗传的变异.可遗传的变异有三种来源：基因突变,基因重组,染色体变异.

　　基因突变：

　　正常人的红细胞是圆饼状的,镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲的镰刀状的.这样的红细胞容易破裂,使人患溶性贫血,严重时会导致死亡,分子生物学的研究表明,镰刀型细胞贫血症是由基因突变引起的一种遗传病.

　　基因突变的概念人们在对镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白分子进行检查时发现,患者血红蛋白分子的多肽链上,一个谷氨酸被缬氨酸替换.为什么发生氨基酸分子结构的改变呢?经过研究发现,这是由于控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变,这种改变最终导致了镰刀型细胞贫血症的产生.

　　除碱基的替换以外,控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生碱基的增添或缺失,有时也会导致血红蛋白病的产生.由于DNA分子中发生碱基对增添、缺失或改变,而引起的基因结构的改变,就叫做基因突变.

　　基因突变是染色体的某一个位点基因的改变.基因突变使一个基因变成它的等位基因,并且通常会引起一定的表现型变化.例如,小麦从高秆变成矮秆,普通羊群中出现了短腿的安康羊等,都是基因突变的结果.

　　基因突变在生物进化中具有重要意义.它是生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原材料.

　　引起基因突变的因素很多,可以归纳为三类：一类是物理因素,如X射线、激光等；另一类是化学因素,是指能够与DNA分子起作用而改变DNA分子性质的物质,如亚硝酸、碱基类似物等；第三类是生物因素,包括病毒和某些细菌等.

　　基因突变的特点基因突变作为生物变异的一个重要来源,它具有以下主要特点.

　　第一,基因突变在生物界中是普遍存在的.无论是低等生物,还是高等的动植物以及人,都可能发生基因突变.基因突变在自然界的特种中广泛存在.例如,棉花的短果枝,水稻的矮秆、糯性,果蝇的白眼、残翅,家鸽羽毛的灰红色,以及人的色盲、糖尿病、白化病等遗传病,都是突变性状.自然条件下发生的基因突变叫做自然突变,人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变.

　　第二,基因突变是随机发生的.它可以发生在生物个体发育的任何时期.一般来说,在生物个体发育的过程中,基因突变发生的时期越迟,生物体表现突变的部分就越少.例如,植物的叶芽如果在发育的早期发生基因突变,那么由这个叶芽长成的枝条,上面着生的叶、花和果实都有可能与其他枝条不同.如果基因突变发生在花芽分化时,那么,将来可能只在一朵花或一个花序上表现出变异.

　　基因突变可以发生在细胞中,也可以发生在生殖细胞中.发生在生殖细胞中的突变,可以通过受精作用直接传递给后代.发生在体细胞中的突变,一般是不能传递给后代的.

　　第三,在自然状态下,对一种生物来说,基因突变的频率是很低的.据估计,在高等生物中,约10五次方到10的八次方个生殖细胞中,才会有1个生殖细胞发生基因突变,突变率是10的负五次方到10的负八次方.

　　第四,在多数基因突变对生物体是有害的.由于任何一物都是长期进化过程的产物,它们与环境条件已经取得了高度的协调.如果发生基因突变,就有可能破坏这种协调关系.因此,基因突变对于生物的生存往往是有害的.例如,绝大多数的人类遗传病,就是由基因突变造成的,这些病对人类健康构成了严重威胁.又如,植物中常见的白化苗,也是基因突变形成的.这种苗由于缺乏叶绿素,不能进行光合作用制造有机物,最终导致死亡.但是,也有少数基因突变是有利的.例如,植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变等,都是有利于生物生存的.

　　第五,基因突变是不定向的.一个基因可以向不同的方向发生突变,产生一个以上的等位基因.例如,控制小鼠毛色的灰色基因可以突变成黄色基因,也可以突变成黑色基因.

　　人工诱变在育种上的应用人工诱变是指利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物,使生物发生基因突变.用这种方法可以提高突变率,创造人类需要的变异类型,从中选择、培育出优良的生物品种.

　　基因重组：

　　基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合.基因的自由组合定律告诉我们,在生物体通过减数分裂形成配子时,随着非同源染色体体的自由组合,非等位基因也自由组合,这样,由雌雄配子结合形成是一种类型的基因重组.在减数分裂形成四分体时,由于同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生局部交换,这些染色体单体上的基因组合,是另一种类型的基因重组.

　　基因重组是通过有性生殖过程实现的.在有性生殖过程中,由于父本和母本的遗传特质基础不同,当二者杂交时,基因重新组合,就能使子代产生变异,通过这种来源产生的变异是非常丰富的.父本与母本自身的杂合性越高,二者的遗传物质基础相差越大,基因重组产生变异的可能性也越大.以豌豆为例,当具有10对相对性状（控制这10对相对性状的等位基因分别位于10对同源染色体上）的亲本进杂交时,如果只考虑基因的自由组合所引起的基因重组,F2可能出现的表现型就有1024种（即2的十次方）.在生物体内,尤其是在高等动植物体内,控制性状的基因的数目是非常巨大,因此,通过有性生殖产生的杂交后代的表现型种类是很多的.如果把同源染色体的非姐妹染色单体交换引起的基因重组也考虑在内,那么生物通过有性生殖产生的变异就更多了.

　　由此可见,通过有性生殖过程实现的基因重组,为生物变异提供了极其丰富的来源.这是形成生物多样性的重要原因之一,对于生物进化具有十分重要的意义.

　　染色体变异：

　　基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变,这种改变在光学显微镜下是看不见的.而染色体变异是可以用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化,如染色体结构的改变、染色体数目的增减等.

　　染色体结构的变异：

　　人类的许多遗传病是由染色体结构改变引起的.例如,猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病,因为患病儿童哭声轻,音调高,很像猫叫而得名.猫叫综合征患者的两眼距离较远,耳位低下,生长发育迟缓,而且存在严重的智力障碍.

　　在自然条件或人为因素的影响下,染色体发生的结构变异主要有4种：1.染色体中某一片段的缺失；2.染色体增加了某一片段；3.染色体某一片段的位置颠倒了180度；4.染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上.

　　上述染色体结构的改变,都会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变,从而导致性状的变异.大多数染色