不要怕英文,你只需要注意DNA和染色体之间的那一段就好。Histone(组织蛋白)就是我们说的书架,8个为一个单位,为DNA提供一个缠绕的落脚点,在细胞分裂时,DNA和组织蛋白构成的nucleosome(核小体)继续缠绕压缩成为染色体以方便分配。
环境对DNA的影响就作用于DNA的落脚点——组织蛋白。每个组织蛋白有一个尾巴,在特定环境下,这些尾巴会缠绕在DNA上,控制外界与DNA的接触,控制基因的表达。这种控制可以促进基因表达,也可以阻碍基因的表达。这种控制方式叫做基因标记, 研究这类可遗传的表观修饰的领域叫表观基因学 。
水蚤的不同头部 来源见图 一群基因型相同的水蚤幼体在天敌数量不同环境下会有不同的头部。天敌少的时候,发育完全的水蚤会像右边一样有一个圆的头,而在天敌多的时候,同样基因型的水蚤会长出尖头用来防御。这不是因为水蚤自主改变身体构造的结果,而是环境中天敌分泌的化学物质对水蚤基因表达的影响 。
和胚胎有关的例子很简单:怀孕和药。众多药物说明书上都会有一句「孕妇请遵循医嘱」或者「孕妇慎用」,这是因为很多药物成分会对基因有影响。外来的化学物质一旦进入细胞核会直接改变基因,就像一把火烧了一个图书馆之后,如果缺少原本,再修复也会很麻烦;即使有原本,大量的修复工作量也导致错误发生。在DNA上犯错就是常说的基因突变,而基因突变在很多情况下表达产生的是没有功能性或功能残缺的蛋白质,有的甚至连转录都不可能。 已发育完全的个体在数量上可能可以对这些影响形成抵抗,但遇到更危险、作用更大的化学物质也会沦陷、癌变。一个胚胎的细胞数量远远不够,这时候的影响会更深远,比如发育后畸形甚至直接停止发育,死亡。
夹点私活就是吸烟喝酒的在孕妇身边长点心,当然,为了你们自己的命也长点心,最好的就是饮酒适度、别他妈的碰烟!
我能想到的就这些。我本科主攻生物和英语文学,对编程一窍不通,所以没有任何和编程有关的比方,但我希望我写的足够易读。
本科毕业,正在实验室打工准备申博,所以如果有大神发现我的回答的不足之处,请予以指正,谢啦!
我是学习生态学的本科生。看到这个问题,虽然学过遗传学,但是想想,还是很难回答,因为这个问题非常地接近源头(origin)。
这像是个「先有鸡还是先有蛋」的问题——是最上游的DNA先开启调控,使得受精卵开始分裂呢,还是受精卵的理化环境诱导了DNA最上游的调控开关开启?也许是两者的互作,「在有鸡蛋的时候,鸡几乎也产生了」。
DNA更像是一个资料库 和 下指令的。
DNA像资料库是因为存储了大量遗传信息。
DNA像一个下指令的,是因为DNA双螺旋中有一些序列构成「启动子 」,是开启接下来的一系列、有各种各样产物的总开关;DNA还能和根据细胞环境让特定的启动子 开启转录。比如说,在昆虫的受精卵中,受精卵发育的早期,整个一团细胞哪边发育成头,哪边发育成胸、腹,是依据细胞里某种化学物质的浓度来分辨的。这种化学物质越多,就是越靠近头。这样,DNA就能根据细胞环境里这种化学物质的浓度,调控「头」相关的启动子开始工作。
这个问题属于遗传学 、发育生物学 的范畴,建议题主换一换问题分类……「基因」、「分子生物学」离这个问题有点远。
其实我更好奇蛋生的脊椎动物,他们是怎么发育的
你千万不能拿软体去类比,那会让你完全懵逼。
软体是从一个明确的目标出发,为了实现某个功能,设计出来的。
基因是完全依赖随机的突变而形成,然后不利于生存者一世休,能够生存者继续繁衍。
也就是说它在演化的时候,不会思考,这完全不像写软体。
就好像你写一个只有一行的脚本,它能解决两个二进位的整型变数的加法运算,然后编译成二进位可执行文件,再打出来,变成一大堆0和1。然后你找一万只猴子,每个猴子蒙上眼睛,随意地对这个文件进行一些修改,成为一万份新文件。你试著运行它们,看看哪一个比旧文件的功能强了一点,把它复制一万次,打出来,再交给瞎猴子去改,再运行,再挑选,再让瞎猴子去改。重复很多次以后,这个东西被瞎猴子们改成了阿尔法狗。
然后你发现这个软体好神奇啊,决定反编译一下。你想想反编译这个东西有多难,你就明白生物学家的研究有多难了。
先挖坑。发育是一个非常精密有序的过程,在空间和时间上高度有序。这种有序性相当程度上依赖于受精卵自身携带的来源于精子和卵子的已有RNA。题主可以自行先看看果蝇发育的内容,其余的我回头写哈。
chemotaxis + molecular/cell cycle clock+ genetic circuits
不用搞那么复杂的名词学术引用。来猜想是否遗传信息,在适应环境下,按照进化这久的规律的必然?如熟知各种分子结构性能,然后进行复杂的交换形成一个个系统,平衡而又开放交换著。最底层的遗传信息固定了会不停走向最后的表达体。到成长固定,老化。或许可以用数学和数据来描述和推演。需要庞大的数据来AI学习。最终建立模型和标准化。如分析得出黑洞照片一样。思路可行否?
如果类比软体,DNA是一个早期的程序,数据和代码不分家那种机构的。
具体的发育过程的逻辑,据我所知,目前还没研究明白。 祖师爷图灵大人研究过,但是那个时代太早期 ,科技水平决定了没有什么大成果。
这个问题太大了,要一两本书来回答详细,而且很多都是假说,需要不断被证实和证伪
简单直接的回答你的问句,问句:
DNA是里面包含发育过程的完整逻辑吗?个人认为包含完整逻辑。但是需要一些外部辅助,早期需要受精卵里的蛋白质,RNA和其它营养物质,对于胎生哺乳动物,胚胎后期需要子宫的环境,最重要的就是胎盘的形成。
如果以软体类比(实在找不出更合适的类比方式了),DNA是类似一个资料库的参数存储系统还是类似一个包含参数及逻辑的完整运行程序的软体?个人认为是软体。不懂编程,这个和上个问句的区别在哪里?请教一下。软体是包含一个参数库和一个运行逻辑库吗,然后根据逻辑进行运算的时候去调用参数?
什么机制在控制、调度细胞分裂生成功能不同的组织、器官?有一个中枢系统吗?这个问题远远未知,假说阶段。是先发育出一个中枢系统再由这个系统根据DNA调度各个系统的发育吗?生物学都还给老师了,说的比较乱,见谅。不用不好意思,你的中学,大学老师都不知道,远远未知。
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