不要怕英文,你只需要注意DNA和染色體之間的那一段就好。Histone(組織蛋白)就是我們說的書架,8個為一個單位,為DNA提供一個纏繞的落腳點,在細胞分裂時,DNA和組織蛋白構成的nucleosome(核小體)繼續纏繞壓縮成為染色體以方便分配。
環境對DNA的影響就作用於DNA的落腳點——組織蛋白。每個組織蛋白有一個尾巴,在特定環境下,這些尾巴會纏繞在DNA上,控制外界與DNA的接觸,控制基因的表達。這種控制可以促進基因表達,也可以阻礙基因的表達。這種控制方式叫做基因標記, 研究這類可遺傳的表觀修飾的領域叫表觀基因學 。
水蚤的不同頭部 來源見圖 一羣基因型相同的水蚤幼體在天敵數量不同環境下會有不同的頭部。天敵少的時候,發育完全的水蚤會像右邊一樣有一個圓的頭,而在天敵多的時候,同樣基因型的水蚤會長出尖頭用來防禦。這不是因為水蚤自主改變身體構造的結果,而是環境中天敵分泌的化學物質對水蚤基因表達的影響 。
和胚胎有關的例子很簡單:懷孕和葯。眾多藥物說明書上都會有一句「孕婦請遵循醫囑」或者「孕婦慎用」,這是因為很多藥物成分會對基因有影響。外來的化學物質一旦進入細胞核會直接改變基因,就像一把火燒了一個圖書館之後,如果缺少原本,再修復也會很麻煩;即使有原本,大量的修復工作量也導致錯誤發生。在DNA上犯錯就是常說的基因突變,而基因突變在很多情況下表達產生的是沒有功能性或功能殘缺的蛋白質,有的甚至連轉錄都不可能。 已發育完全的個體在數量上可能可以對這些影響形成抵抗,但遇到更危險、作用更大的化學物質也會淪陷、癌變。一個胚胎的細胞數量遠遠不夠,這時候的影響會更深遠,比如發育後畸形甚至直接停止發育,死亡。
夾點私活就是吸煙喝酒的在孕婦身邊長點心,當然,為了你們自己的命也長點心,最好的就是飲酒適度、別他媽的碰煙!
我能想到的就這些。我本科主攻生物和英語文學,對編程一竅不通,所以沒有任何和編程有關的比方,但我希望我寫的足夠易讀。
本科畢業,正在實驗室打工準備申博,所以如果有大神發現我的回答的不足之處,請予以指正,謝啦!
我是學習生態學的本科生。看到這個問題,雖然學過遺傳學,但是想想,還是很難回答,因為這個問題非常地接近源頭(origin)。
這像是個「先有雞還是先有蛋」的問題——是最上游的DNA先開啟調控,使得受精卵開始分裂呢,還是受精卵的理化環境誘導了DNA最上游的調控開關開啟?也許是兩者的互作,「在有雞蛋的時候,雞幾乎也產生了」。
DNA更像是一個資料庫 和 下指令的。
DNA像資料庫是因為存儲了大量遺傳信息。
DNA像一個下指令的,是因為DNA雙螺旋中有一些序列構成「啟動子 」,是開啟接下來的一系列、有各種各樣產物的總開關;DNA還能和根據細胞環境讓特定的啟動子 開啟轉錄。比如說,在昆蟲的受精卵中,受精卵發育的早期,整個一團細胞哪邊發育成頭,哪邊發育成胸、腹,是依據細胞裏某種化學物質的濃度來分辨的。這種化學物質越多,就是越靠近頭。這樣,DNA就能根據細胞環境裏這種化學物質的濃度,調控「頭」相關的啟動子開始工作。
這個問題屬於遺傳學 、發育生物學 的範疇,建議題主換一換問題分類……「基因」、「分子生物學」離這個問題有點遠。
其實我更好奇蛋生的脊椎動物,他們是怎麼發育的
你千萬不能拿軟體去類比,那會讓你完全懵逼。
軟體是從一個明確的目標出發,為了實現某個功能,設計出來的。
基因是完全依賴隨機的突變而形成,然後不利於生存者一世休,能夠生存者繼續繁衍。
也就是說它在演化的時候,不會思考,這完全不像寫軟體。
就好像你寫一個只有一行的腳本,它能解決兩個二進位的整型變數的加法運算,然後編譯成二進位可執行文件,再打出來,變成一大堆0和1。然後你找一萬隻猴子,每個猴子蒙上眼睛,隨意地對這個文件進行一些修改,成為一萬份新文件。你試著運行它們,看看哪一個比舊文件的功能強了一點,把它複製一萬次,打出來,再交給瞎猴子去改,再運行,再挑選,再讓瞎猴子去改。重複很多次以後,這個東西被瞎猴子們改成了阿爾法狗。
然後你發現這個軟體好神奇啊,決定反編譯一下。你想想反編譯這個東西有多難,你就明白生物學家的研究有多難了。
先挖坑。發育是一個非常精密有序的過程,在空間和時間上高度有序。這種有序性相當程度上依賴於受精卵自身攜帶的來源於精子和卵子的已有RNA。題主可以自行先看看果蠅發育的內容,其餘的我回頭寫哈。
chemotaxis + molecular/cell cycle clock+ genetic circuits
不用搞那麼複雜的名詞學術引用。來猜想是否遺傳信息,在適應環境下,按照進化這久的規律的必然?如熟知各種分子結構性能,然後進行複雜的交換形成一個個系統,平衡而又開放交換著。最底層的遺傳信息固定了會不停走向最後的表達體。到成長固定,老化。或許可以用數學和數據來描述和推演。需要龐大的數據來AI學習。最終建立模型和標準化。如分析得出黑洞照片一樣。思路可行否?
如果類比軟體,DNA是一個早期的程序,數據和代碼不分家那種機構的。
具體的發育過程的邏輯,據我所知,目前還沒研究明白。 祖師爺圖靈大人研究過,但是那個時代太早期 ,科技水平決定了沒有什麼大成果。
這個問題太大了,要一兩本書來回答詳細,而且很多都是假說,需要不斷被證實和證偽
簡單直接的回答你的問句,問句:
DNA是裡麪包含發育過程的完整邏輯嗎?個人認為包含完整邏輯。但是需要一些外部輔助,早期需要受精卵裏的蛋白質,RNA和其它營養物質,對於胎生哺乳動物,胚胎後期需要子宮的環境,最重要的就是胎盤的形成。
如果以軟體類比(實在找不出更合適的類比方式了),DNA是類似一個資料庫的參數存儲系統還是類似一個包含參數及邏輯的完整運行程序的軟體?個人認為是軟體。不懂編程,這個和上個問句的區別在哪裡?請教一下。軟體是包含一個參數庫和一個運行邏輯庫嗎,然後根據邏輯進行運算的時候去調用參數?
什麼機制在控制、調度細胞分裂生成功能不同的組織、器官?有一個中樞系統嗎?這個問題遠遠未知,假說階段。是先發育出一個中樞系統再由這個系統根據DNA調度各個系統的發育嗎?生物學都還給老師了,說的比較亂,見諒。不用不好意思,你的中學,大學老師都不知道,遠遠未知。
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