生物体继承某些特征的说法是何种意思?举个例子,有一户人家,妈妈有着醒目的红色头发和绿色眼睛,爸爸有着棕色的头发和棕色的眼睛;他们的一个孩子的头发是红色,另一个的头发是红褐色,两个小孩的眼睛都是浅褐色。父母双方的耳垂都没有紧贴脸颊,而其中一个孩子的耳垂下端与他的脸颊紧密相贴。父母双方的身高都属于中等偏上,孩子们也长得比同龄人高。即使有些例外,如他们的耳垂形状不一样,但这两个孩子无疑遗传了父母的特征。不过,在讨论遗传如何发生之前,我们得先弄清哪些性状是可遗传的。
各种各样的植物,乃至人类自己,通常都是因为一种被称为“色素”的化学分子而具有各自独特的颜色。每种色素分别对应吸收光谱中的特定成分,其余部分则被允许通过;这些经过过滤的光被眼睛看到就产生了各种颜色,而完整光谱在我们看来就是“白色”的光。人类身上的黑色、棕色和红色部分都是色素在起作用。也有一些颜色,比如人的蓝色瞳孔或者某些鸟类色彩斑斓的羽毛,却不是因为色素,而是其他物质的屈光和散光作用。
那身高呢?许多因素都会影响人的身高,这其中就包括一些化合物,比如激素,尤其是“人类生长激素”(human growth hormone)。那耳垂呢?为什么某块皮肤的褶皱在耳郭发育的过程中会长成这样而不是别的样子?目前我们对此还所知甚少,但可以从皮肤是由许多细胞构成的组织这点入手,皮肤的样子是由这些细胞怎么长、怎么互相连接所决定的。人类所有这些特征的共同点是,它们都与某种化学组分有关:色素、激素和由许多化学物质组成的细胞。孩子遗传父母的特征是因为他们从父母那里获得了某种“指令”,告诉他们的身体要合成特定的色素,产生一定水平的人类生长激素,让他们的皮肤和肌肉组织长成父母的样子。
遗传意味着传递指令以形成特定的结构。
人们距离弄明白这些复杂特征如何形成还有很长一段路要走,现代遗传学的发展方向旨在深入理解可遗传的因子——我们称之为“基因”,何以能够导致特定色素、激素的产生以及组织的特异发育。要弄清楚这些,我们必须先了解这些结构都是什么。