赛鸽杂志上有关遗传学理论的文章,往往让许多赛鸽初学者有看没有懂,因此将遗传学误认为是很深奥的学问,萌生放弃深入研究的念头。但我们都知道,罗马不是一天造成的,任何学问和技能都有其深浅难易。初学者若心存一步登天、一蹴可就的心态,想在短时间内学会并且精通,当然会加深自己学习上的挫折感,导致最后半途而废、一事无成;相反地,凡事只要一步一个脚印,脚踏实地从基本学起,即使再艰深困难的学问和技能,最后就算无法成为一代名家,也能达到一定的专业水平。
事实上遗传学和我们的生活息息相关,举凡传宗接代、农耕种植、牲畜蓄养和品种改良都少不了它。而且遗传学是很有趣的学科,就像许多人小时候爱问父母亲:“爸爸、妈妈,我是从哪里来的?”一样,我们都对生命的起源充满好奇,而这一切的一切,在了解基本的生物构造和遗传学理论后,就能获得解答。
首先,我们要知道所有的鸽子都必须适应所处的环境,否则就会灭亡。鸽子从周遭获得食物,这些食物消化后提供它们运动所需的能量,以及生长繁殖的基本物质。鸽子经过不断演化,形成能适应环境的身体构造。鸽体由许多不同的部分所构成,它们完美地结合,相辅相成,维持生命功能的运作。鸽体中有些组成的部分较大,用肉眼就能看见;有些组成的部分很小,必须在电子显微镜下才能看见。鸽体内即使是最小的部分,也可能非常复杂,透过科学家对这些细微部分的精心研究,才终于能揭开赛鸽遗传的奥秘。
鸽子的身体就像一座由各个细微部分所组成的大城市,除了外表能直接观察的部分,像是鸽眼、鼻瘤和翅膀外,鸽子的体内还有一组一组的器官,每个器官的功能都不同,包括大脑、心脏和肝脏等等。器官是负责执行某项生命特定功能的构造,例如:心脏负责输送血液、肺脏负责气体交换;每种器官都有它特别的形状,由数种不同的组织组成。组织由同一类的细胞成群排列构成,负责执行某些特定机能,例如肌肉组织负责运动,皮肤组织有保护身体、调节体温的作用。鸽子就是由许许多多不同的细胞、组织和器官所组成。
细胞是鸽体中最小最基本的构造和功能单位,鸽体内有各种不同类型的细胞,这些细胞合在一起就能提供鸽体所需要的各种服务,例如能量供应、互通讯息和排泄废物等等。每个细胞所做的一切都受其细胞核控制,而赛鸽遗传的奥秘就隐藏在细胞核内。
生命的每一种形式,不论鸽子、人和植物,都是由一种化学“处方”组合而成,并受这张处方的控制。这种处方不是用文字写成,而是以化学密码的方式呈现。密码包含在DNA(deoxyribonucleic acid 脱氧核糖核酸)的螺旋分子里,该物则填充在细胞核内。化学密码非常复杂,一个细胞中的密码有五万至十几万个独立指令,称作基因,每一个基因控制一种或多种不同的特性。遗传学就是研究生物遗传特性如何传递的科学。
细胞核中有数个DNA片段,每一个片段被称作一个染色体。每一个染色体有两个复本,一个来自父体,另一个来自母体。鸽子的细胞核中有四十对染色体,人类的有二十三对,这些染色体经过特别染色并且排列成对,动物和植物细胞核内的染色体都各有其固定的数目,少则不到十个,多的可达一千多个。
染色体中的DNA本身缠绕成团,并且包覆在其它的化学物质中。DNA是一个很长的序列,它的分子呈双螺旋形,由四种代号分别为A、G、C、T的化学碱基连接在一起,这些成对连接起来的化学碱基的序列构成细胞的遗传密码——“基因”。
基因是染色体上的一个区域,这个区域包括制造一种蛋白质的指令。DNA告诉细胞该做什么,和如何去制造它所需要的各种蛋白质。在这个过程中,DNA螺旋结构的一部分会先暂时“解开拉链”,这样密码就能被复制,并且得以离开细胞核。密码的复本出来后,便会指示细胞去合成一个特定的蛋白质,可能是酶、血红素或胶原蛋白等等,合成后提供鸽体进行各种化学作用。
了解什么是DNA后,就容易解释鸽子是如何进行生殖。正常的鸽子都具有生殖能力,延续物种是生物的基本能力之一。藉由生殖,鸽子把它们适应环境的能力传给下一代。一般来说,生物有两种完全不同的生殖方式:有性生殖和无性生殖。鸽子的生殖方式属于前者。
有性生殖也有分不同的方式,鸽子的生殖方式属于有性生殖中的体内受精卵生。公鸽和母鸽在进行交配的过程中,公鸽会将它的生殖细胞(精子)射入母鸽的体内,一旦精子和母鸽体内的生殖细胞(卵子)结合就形成受精细胞(受精卵),整个结合的过程称作受精,受精细胞成长后就是鸽蛋,在母鸽产下蛋并孵化后,即发育成一羽全新的鸽子。
雏鸽会随着年龄的增加渐渐长大,但受精细胞并非变成更大的细胞,而是分裂出更多的细胞。当细胞生长到一定的程度时,就会进行细胞分裂自我复制。细胞分裂前必须先复制染色体,复制的染色体随后被拖开,产生两个新细胞核,这种现象称为有丝分裂。有丝分裂结束后,形成两个一模一样的新细胞,两个新细胞还可以一再分裂,产生更多的细胞,这种细胞分裂促成鸽子的生长。有些生物,大部分是植物,终其一生都借着细胞分裂不断地生长;大多数的动物,包括鸽子,一旦成年的躯体形成后,细胞分裂的速度便逐渐减慢了。
这些跟之前谈到的DNA有什么关系呢?首先,生殖细胞和一般细胞不同,鸽子体内的生殖细胞是在生殖器官(睪丸、卵巢)中,藉由减数分裂的方式产生的。减数分裂是一种特别为了产生生殖细胞而存在的细胞分裂,在减数分裂的过程中,母细胞分裂两次,形成四个新细胞。新细胞DNA的数量只有母细胞的一半,而且其中每一个新染色体都有一个新而且独特的模型,这是因为母细胞的染色体在分裂之前交换过片段,使减数分裂产生的细胞有新的遗传指令。
简单地说,鸽子的细胞有两套染色体,减数分裂后产生生殖细胞,雄性的生殖细胞——精子,只有一套新染色体(这里的“新”指的是基因组合重新排列过),所以能和另一个同样只有一套新染色体的雌性生殖细胞——卵子结合,产生一个有两套染色体的受精细胞(受精卵),再经由不断地细胞分裂和成长,形成新的鸽子。
鸽子的遗传密码,即基因组,相似度是99.9%,剩下的就是使每羽鸽子不尽相同(例如羽色、体型和内在能力等等),以及一些表面看来没有任何作用的DNA。除了同卵双胞和复制体外,每羽鸽子都是独一无二的,因为没有一羽鸽子的基因组合和其它鸽子一模一样。基因控制鸽子体内所有的遗传特性。有时候一个单一基因控制人能看见的某种性状,例如鸽眼的颜色,但一般需要数个基因共同参与,单一基因对遗传表现通常会产生多重效果。许多遗传特性也可能受营养、运动或环境因素的影响而改变,
例如鸽子的飞行速度既取决于基因又取决于营养和运动。
就像同一品种的花卉看上去似乎一模一样,其实每一株都有它独一无二的DNA,因为它是透过有性生殖形成的,这使得每一株花卉都具备一套与众不同的特性,它可能比其它株有更多的花,或者能对根部的生长注入更多的能量。这些细微的差异非常重要,因为它们意味着物种的演化。有些子代DNA变化比上一代更能适应环境的变迁, 以至于一代胜过一代,成功的基因也因此变得更普遍。
不过DNA是一个非常长的分子,它经常遭到伤害。通常受伤后会自行修复,但如果伤害的范围很大,就会产生一种称为“突变”的永久性遗传密码。如果突变是发生在体细胞中,一般影响不久。但如果突变发生在生殖细胞中,就可能一代一代地往下遗传,突变会在鸽体产生全新的性状。
对鸽子而言,性别是由两种不同型的性染色体所决定,就是Z和W染色体。鸽子如果有两个Z染色体就是雄性,如果有一个Z染色体和一个W染色体,就是雌性。正常情况下鸽子不可能有两个W染色体,因为从父鸽那里得到的一定是Z染色体。性染色体除了性别以外,还决定一些其它的特性,因此某些特性或遗传病只会出现在单一性别上。
孟德尔(G.J. Mendel,1822-1884)是奥地利的教士兼植物学家,发现了生物性状的遗传定律。他不厌其烦地以豌豆进行试验,以纯种母株经过上万次的杂交繁殖,然后研究其结果。他发现生物性状的遗传,并不像当时人们所想是混杂的,而是成对的,每一对中只有一种性状会显现出来。在孟德尔的实验中,我们可以看到最基本的一对基因(一因一效)是如何控制豌豆的某些性状。
遗传学发展到今日只能算是踏出成功的一小步,有关遗传的奥秘还有许多未知的领域等待科学家去研究发现,孟德尔发现的仅仅是最基本的生物性状的遗传定律。不论是鸽子还是人,DNA中都包含着数以万计的基因,而一种性状常取决于数个基因,或一对一、一对多、多对一、多对多,所衍生出的变化可说是无穷无尽。
虽然目前的科技无法完全掌控赛鸽性状的遗传,不过,学习遗传学还是有助于我们在育种配对上做更好的决定。毕竟,吸取前人的经验和科学的发现,绝对比自己盲目摸索来得有效率。