概述
種質是親代傳遞給後代的遺傳物質,存留在生殖細胞的染色體上,種質可以發育為新個體的體質,但有一部分仍保持原來的狀態作為後代發育的基礎,體質可以通過生長和發育而形成為新個體的各個組織和器官,但它不能產生種質。體質受環境影響而獲得的變異性狀也不能遺傳給後代。體質隨個體死亡而消失;只有種質才能世代傳遞,連續不絕。所以這一學說又稱為種質連續學說。 德國生物學家A.魏斯曼1892年提出的有關遺傳物質的學說,認為多細胞的生物體可截然地區分為種質和體質兩部分。
魏斯曼的種質學說是在C.R.達爾文的選擇學說的基礎上概括了當時生物科學中的成果和他自己的研究結果推論出來的。這一學說對以後的染色體遺傳理論的建立以及基因學說的發展具有重要的影響。
種質的概念
魏斯曼認為種質包含生物體的一切遺傳物質。這些微小的物質稱為遺子(id),它們存留在細胞核里,呈顆粒狀、棒狀或帶狀,由許多遺子集合所組成的整條染色體稱為遺子團。遺子是生物體發育的原始要素,能控制整個生物體的發育,並具有繁殖能力。遺子又可分成許多小的單位──定子。每個定子是不同的,它是能夠生長、繁殖和自我保持的實體,是確定身體細胞的分化和組織及器官特徵的單位。定子中可分成許多更小的單位──生源子;它由分子團構成,是生命的最小單位,生源子能夠自我營養、生長和分裂繁殖。魏斯曼構想一個卵細胞包含著無數的定子及生源子。在個體發育過程中定子可分散到身體的各個細胞中去,生源子能穿過核膜進入細胞質使定子成為活躍狀態,從而確定細胞的分化並表現為一定的形態和特徵。例如不同的定子可使細胞分化分別形成為肌肉或神經細胞。
對遺傳和變異的解釋。
魏斯曼根據他所構想的種質概念,推論卵細胞中的各個定子在分裂過程中已分散到不同的身體細胞中,它們不可能再集中起來傳遞給後代。在生物體中只有由某類細胞穩定地貯存一份完整的遺傳物質,才能為後代提供發育的基礎,保持世代間的種質連續。因此他認為生物中有兩類細胞:一類是由定子確定而分化了的體質細胞,它們已不含有完整的遺傳物質,只能維持當代生存,並隨個體死亡而消失。所以由於環境影響體質所獲得的變異性狀不可能遺傳給後代。另一類是隱蔽在生物體內的種質細胞,它們始終保持一份完整的遺傳物質,不受體質細胞的影響,可連續不斷地把遺傳物質傳給後代。德國實驗胚胎學家T.H.博韋里於1893~1899年關於馬副蛔蟲卵裂的研究結果曾對魏斯曼的這一學說起了一定的驗證作用。他發現馬副蛔蟲在卵裂時,有一個細胞一直保持一套完整的染色體,這個細胞以後分裂形成為許多生殖細胞。但其餘細胞的染色體都削減兩端的異染色質部分而只保留中部的常染色質片段,削減的部分斷裂成許多小染色體。這些含有小染色體的細胞以後分化為身體各部分的組織和器官。這表明馬副蛔蟲卵裂時期的生殖細胞(相當於魏斯曼所指的種質)和身體細胞(相當於魏斯曼所指的體質)已經發生了分化。
魏斯曼十分贊同和支持達爾文的選擇理論,但他否認達爾文在遺傳和變異的解釋上提出的泛生假說;更激烈反對法國生物學家J.-B.de拉馬克提出的後天獲得性狀遺傳觀點。他做了連續22代剪斷小鼠尾巴的試驗,結果剪除尾巴的小鼠後代仍然長出與正常小鼠等長的尾巴。因而他認定體質細胞的變異不能影響種質細胞,後天獲得的性狀不能遺傳;只有種細質胞才能在世代間保持連續性。
關於種質變異的原因,魏斯曼認為除了是組成生源子的某些分子團發生偶然的改變以外,根本原因在於雌雄性生殖細胞的種質的不同。當時他已經認識到受精並沒有使生物體染色體數目逐代增加。所以他曾預言生殖細胞形成時一定有染色體數目減半的過程。這一推論不久即因發現減數分裂現象而被證實。魏斯曼推測卵細胞在形成過程中被減半的染色體將隨著極體的消失而被排斥於卵外,而且由於極體消失所減半的染色體是隨機的,所以一個受精卵所形成的新核包含雌雄各半、但組合不同的親代染色體。因此一個生物體的種質中不僅包含有父母的遺傳物質,而且還包含有祖父母、外祖父母及其祖先的遺傳物質,從而後代既可表現其父母的遺傳特徵,也同時表現大量的變異,還可能出現其祖先的遺傳特徵。
種質的選擇
種質學說提出以後在生物學界引起很多的爭論。魏斯曼對於學說的內容也作了多次的修正和補充。例如對於蠑螈前肢截除後可以再生的現象,魏斯曼認為是由於在具有再生能力的細胞中有處於潛伏狀態的候補的定子,一旦遇到傷害刺激,這些候補定子即可轉為活躍狀態而再生前肢。最重要的補充是他於1895~1896年間提出的種質選擇學說。這是他對達爾文選擇學說的引伸。達爾文認為由於個體間的生存競爭和選擇而引起物種的進化;德國動物學家W.魯認為生物體內各器官間也有著相互的生存競爭和選擇。魏斯曼更臆想種質間也正像個體間和個體內各器官間一樣,存在著生存競爭和選擇。他企圖以種質的選擇來解釋器官的定向改變,認為種質細胞中各個定子吸收營養的同化力和所處的位置都是不同的。同化力強和位置有利的定子在競爭過程中得到選擇,因而它所確定的器官就比較健壯而獲得進化;反之,就比較萎弱而趨於退化。魏斯曼強調從個體到種質都同樣受著選擇法則的支配。他曾寫道:“這種徹底的──推廣到一切生命單位的選擇原理的套用,乃是我的見解的核心。”由於魏斯曼是一個積極支持和發展達爾文選擇學說的進化論者,所以後來被公認為新達爾文主義的創始人。
貢獻
種質連續論是生物科學中推論性較強的重要假說。由於受當時科學水平的限制,它不可能沒有缺點和錯誤。例如把生物體截然地區分為種質和體質,把種質的概念與形態學上的生殖細胞混為一談,把種質選擇臆想為器官定向改變的原因等,這些顯然是不符合實際的假定。但是在生物科學的發展上,特別是遺傳學的發展上,種質學說所起的推動作用是巨大的。魏斯曼在種質學說中所提出的遺子、定子和生源子的一些構想雖與G.J.孟德爾所說的遺傳因子並不存在任何直接的聯繫,可是他已估計到染色體中遺傳單位的存在,認識到遺傳物質是由微小的物質顆粒所組成。並且為了說明種質的變異,他推論新個體的種質是由各含半數染色體的精子和卵通過受精而組合形成的,從而促進了遺傳學與細胞學研究的結合,為後來T.H.摩爾根開創的細胞遺傳學和對遺傳物質的深入探索奠定了理論基礎。