遗传学分离定律精选(九篇)

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第1篇：遗传学分离定律范文

关键词：规律　生物学　历史性　特异性

一、引言

规律或定律（law）观念是传统科学和哲学的基本信念。 这种观念的本质就是亨普尔概括的“演绎—规律论”解释模型。根据这一模型，科学的本质就是发现现象背后不变的联系，并把它们建立成规律体系。对单个事件的解释就是要把这个事件从这些规律和初始条件中演绎出来。这就是说，如果要对一个事件的发生做出科学的解释，就必须把这一事件归并到已经发现的一条或几条定律之下。否则，这一事件就是不可理解的。

“演绎—规律论”解释模型把规律看作是科学最本质的东西。那么什么是规律呢？一般人们认为一个陈述如果满足如下条件就是一个规律或定律：（1）普遍性标准，即该陈述必须包含普遍限定词， 不涉及任何具体的个体、时间和空间地点；（2）可检验性标准， 即该陈述必须具有经验内容，并已得到确证；然而满足这两个条件还不能说是一条定律，它还必须满足第三个往往被大多数人忽略的标准，即（3 ）连贯性标准，就是说这个陈述必须能够整合到一个更大的理论体系之内，或者说它必须从属于一个更大的理论，因而有理论上的根据和保证。

“演绎—规律论”解释模型既说明了科学的本质，又指出了科学结构及其运作过程。这种解释模型，其主要依据是物理科学，不论是经典物理、经典化学还是现代物理和现代化学，都采取的是这种演绎规律论的方法或覆盖定律的方法进行运作的。这种解释模型适合与物理科学之外的其他学科吗？或者说其他学科是否也要把它们的理论建立成规律性的理论体系？是否也要把它们要解释的事件归并到规律之下？

本世纪中期，生物学日益成为可以与物理科学相抗衡的新学科，生物科学因此成为检验传统科学哲学普适性的一个新标本。所以从六十年代开始，大量的思想家开始从生物科学出发研究哲学，他们或者用生物科学检验已有的哲学理论，或者从生物科学中概括出新的哲学思想。这里，规律问题自然成为新的科学哲学家们重新思考的一个重要问题。

1963年，著名的科学哲学家斯玛特（J.J.C.Smart ）通过对生物科学的考察认为，严格意义上讲，只有物理学和化学才具有规律，生物学中并不存在规律。因为物理学和化学中概括具有普遍性，“它们可以适合于时空中的任何地方，”“并且可以用非常完美的普遍概念来表达而不使用专有名词或暗中提到专有名词。”（〔1〕，p.53 ）然而生物学就不同，生物学中的陈述，比如“所有的天鹅都是白的”，在斯玛特看来就不是规律性的陈述。因为天鹅是根据它们在进化树中的位置定义的。这样的定义隐含着一个特殊的指称——我们的地球。这个特殊的指称使该命题不符合前述的标准（1）。当然， 人们可以用不同的方式来定义天鹅，比如通过提到天鹅所拥有的特性来定义，但是，这样做的话，我们就没有理由认定那种陈述在整个宇宙中都是成立的，因为其他星球可能有不是白的天鹅，尽管它们有我们所定义的特性（即与标准（2 ）不符）。另外，它也不符合标准（3）。 因为这样的陈述并不能整合到更广的生物学理论中去，也不能从其它生物学理论中推导出来。

为什么物理学和化学与生物学相比在规律上有较优越的地位呢？斯玛特认为这与它们研究的客体的性质有关。物理学和化学研究的客体是相对简单和均一的系统，其组成成分比如基本粒子被认为在宇宙中是无所不在的。而生物客体则不同，它们相对来说是复杂的，并且具有特异性，它们是自然史中一定阶段的产物或客体，所以在宇宙中是受时空限制的。贝尔纳也曾这样说过：“我认为生物学和所谓精确的或无机的科学、特别是物理学之间有一个根本的不同。在无机科学里，我们假定宇宙结构所必须的基本粒子以及支配它们运动和转化的定律都是必不可少的，并且一般都适合于整个宇宙。另一方面，生物学则涉及对宇宙中那些极其特殊的部分，即对我们所谓生命的描述和有序化。当前，说得更具体些，就是地球上的生命。它象地理学一样，主要是一门描述性的科学，它所涉及的是在特定的时间内、特定行星上一批特别有组织的实物的结构和作用。”所以，贝尔纳说，目前的生物学不具有普遍性，但贝尔纳认为应当有一门真正普遍的生物学。

著名的生物进化论专家恩斯特·迈尔进一步论证并发挥了斯玛特等人的观点，认为规律的观念是物理主义、本质主义观念的必然结果，在生物学中必须摈弃。（[2]，p.41）迈尔认为，生物学是19 世纪的产物。在19世纪以前，作为独立的生物学并不存在，存在的只是一些零散的与生物学有关的研究传统。但那时物理科学已经比较发达，所以当17世纪和18世纪科学哲学家们发展他们哲学思想时，完全是以物理科学为基础的。物理科学的规律，特别是牛顿力学规律的解释和预言作用给哲学家们以深刻的影响，以致于这个时代的哲学家都把建立规律作为科学的决定性标准。当时的生物学家也不例外。早期的生物学家象拉马克、达尔文等就都以揭示生物界的规律为己任。然而100多年过去了， 生物科学获得了长足的进展，在涉及生命现象的各个领域都建立起了生物学分支。然而，奇怪的是；各生物学分支中都很少提到“规律”二字。迈尔认为，这不是偶然的，因为生物学中并不存在普遍定律，生物学中的概括一律具有例外。他说：“生物学中只有一条规律，那就是所有的概括都有例外。”（[2]，p.41）与斯玛特类似，迈尔认为生物学概括具有例外的原因是，生物学努力描述的事件是历史的、特异的事件。任何生物都是长期进化的结果，都与历史相关，都具有独特性。这就要求我们，对生命现象的解释不能象物理科学那样是由规律提供的。事实上，迈尔把规律观念看作是本质主义的错误结果。本质主义是由柏拉图发展起来并一直支配西方思想界的哲学思潮。在本质主义看来，可变化的现象世界只不过是固定不变的本质的反映。世界上真实和重要的东西就是这些本质，现实世界的变异只是内在本质的不完备的表现。因此，不变性和不连续性是本质主义特别强调的论点。迈尔认为，这种思想在今天是有其局限性的，它必须被新的群体思想所代替。群体思想与本质主义相反，它认为，重要的东西不是本质而是个体。许多生命现象，特别是种群现象是以高度的变化为特征的，进化的速率或物种形成的速率彼此的差别有三到五个数量级，这种变化程度在物理现象中是很少有记录的。物理世界的实体具有不变性的特征，而生物实体却以可变性为特征。生物实体的这种特异性告诉我们，必须用与研究完全均一的无生命的东西完全不同的精神来研究生命现象。这种新精神就是要摆脱规律思想的影响，充分考虑到生物体的历史特异性。

与斯玛特、迈尔等人类似，著名科学哲学家波普尔也断言进化生物学中没有规律。他认为，由于地球上的生命进化或者人类社会的进化只是一个单独的历史进程，因此，对进化过程的描述就不是规律性的描述，而只是一个单纯的历史陈述。所以，波普尔认为，探索进化的“不变秩序”和“规律”是不可能的。（[3]，pp.85—86）

这么多的思想家否定生物学中存在规律，是不是生物学中真的没有规律？这些思想家的观点一经提出，就有其他思想家从不同侧面提出自己的否定意见。

二、例外的出现与连贯性标准的作用

斯玛特、迈尔等人的观点，概括起来可以归结为：（1 ）生物学中的概括一律具有例外，不是全称普遍陈述，原因是（2 ）生物客体具有历史性、特异性、非均一性。针对第一点，鲁斯（M.Ruse）认为，生物学中的概括比如孟德尔定律有例外，但这不损坏它作为一条定律。事实上，它是一条真正的规律，因为例外可以由生物学家作出合理的阐释。只要我们考虑到生物的较低水平及适当的边界条件，发生在表型水平的例外可以根据细胞水平和分子水平上的变化得到说明。比如孟德尔自由组合定律的一些例外就可以根据亚细胞水平的基因连锁与互换得到解释。〔4〕鲁斯的这种论证表明，连贯性（coherence）在讨论“普遍性”时将起重要作用。在经典遗传学中，对孟德尔定律的连贯论解释采取的是纵向整合的形式（vertical integration），即对组织不同层次的整合。通过这种整合，宏观层次（或表型层次）的规律及其例外，可由微观层次（基因层次甚至分子层次）的规律推导出来。

哈尔（D.Hull）也认为，通过不同层次之间的理论整合，是建立生物学规律的唯一可能。在《生物学的哲学》一书中，哈尔曾举出个体发育的例子。他认为，个体发育阶段的顺序性是受规律控制的，但在我们把描述这种发育顺序的陈述看作规律之前，我们需要找到能把它们从中推导出来的有关系统的规律。这样做，我们就不能局限在表型层次，而必须深入到生物体的基因型中，看这些基因型是如何起作用而控制这种特殊的发育过程的。对于系统发育，哈尔给出了相似的论证。他认为，生物表型特征关系的陈述可以被看作是规律，只要我们的认识已扩展到指出有机体的遗传构造以及产生这些表型特征的生化反应。[5]不过， 哈尔不象鲁斯那样乐观。鲁斯认为经典遗传学已经基本整合到分子遗传学中，而哈尔认为这种整合仍存在许多障碍。

列旺汀（R.C.Lewontin）也有类似的思想，他认为，在群体遗传学中有许多假定的一般规律，但很难检验它们。所以，群体遗传学要想成为一门成熟的科学，人们必须建立起一种联结基因型和表现型水平的整合理论，有了这种整合理论，群体遗传学中规律才能真正成为规律。[6]

可以看出，鲁斯、哈尔、列旺汀等人对生物学规律的连贯性辩护实际上就是要把高层次的概括还原到低层次的理论。由于这种辩护采取的是理论还原的策略，所以，关于这种辩护的反对意见自然也就从反驳理论还原的可能性入手。因为，如果理论还原或纵向整合存在困难或者是不可能，那么，采用这种方式为生物学规律辩护，说服力就会大大降低。鲁斯曾竭力论证经典遗传学可还原为分子遗传学。哈尔承认这种纵向整合的可能性，但也看到这种整合的困难，看到目前人们还远远未做出这种整合。今天，虽然生物学的快速发展已使我们能从基因水平解释越来越多的表型层次的特征及其关系，但毕竟我们尚不能解释许多事情。所以，鲁斯和哈尔等人的结论是建立在未经证实的哲学假设之上的。也许这种假设是正确的，但这毕竟是一个假说而已。

斯蒂因（W.J.Van der Steen）看到纵向整合的困难，所以， 他采取一种新的连贯论策略为生物学规律辩护—横向整合或水平整合（horizonal integration）。他认为， 人们不应当把纵向整合看作是为生物学规律辩护的唯一途径。同一组织层次上的理论整合也可以使我们在生物学中建立普遍规律。比如说，孟德尔的分离律具有例外，像透明金鱼与不透明金鱼杂交，子一代是半透明金鱼，而不像显性规则所说的那样只呈现一种性状，即显性性状。子一代的金鱼互相，子二代不是呈现3:1的比例，而是1:2:1的性状比，即透明金鱼和不透明金鱼各占一份，半透明金鱼占两份。对此，生物学家解释说，显性具有相对性，即对有些相对性状来说，并没有哪个性状占绝对显性，哪个性状占绝对隐性，所以，透明金鱼和不透明金鱼杂交，子代有半透明金鱼。另外，遗传上的并显性，互换等都可以通过引进补充性假设来解释，而不必采取纵向整合的形式。这种解释例外的方式，斯蒂因称之为水平整合，即在同一组织层次上的整合。所以，斯蒂因说，连贯性不必采用纵向整合或还原论的形式，水平整合也是确保生物学规律存在的理论根据。（〔7〕，p.450）

三、物种特异性能否定规律的存在吗？

斯玛特和迈尔等人否定生物学规律的存在，一个重要的根据是生物客体的独特性、变异性和历史性。确实，与物理实体比如原子、分子相比，生物实体物种具有高度的变异性和独特性，但变异性、独特性能成为否定生物规律的可靠依据吗？

哈尔和迈尔一样反对本质主义，承认生物实体与物理实体的不同，但哈尔并没有因此走上否定生物学规律的道路，而是努力寻求为生物学规律辩护的新的方法。

哈尔认为，对生物学没有普遍规律的指责源于对种的类别的本体论地位的误解。生物的物种是历史进化的实体，这种历史性使物种不具有某种特殊的本质。 所以， 哈尔认为， 物种不是某种自然类（naturalkinds）。物种不是自然类，那么物种是什么呢？ 对物种独特性的强调使哈尔提出了一条令西方思想界广泛讨论的命题：物种是自然个体（natural inpiduals）或自然特殊物（natural particulars）。在哈尔看来，物种类似于一个特殊的有机体。有机体由许多部分组成，但不包含成员，并且，特殊有机体的部分之所以是这个有机体的部分，是因为这些部分之间具有时空的和因果的联系。这一点与类中的成员要求具有某类性质相反。金中的成员都具有共同的原子结构这一特性，这些成员并不依赖与其他金块的特殊的时空关系和因果关系。物种的个体与个体之间就不同，它们彼此之间都有着特殊的时空关系和因果关系，因为物种是在一定区域内聚合在一起连续的联合性实体（或历史实体）。物种之所以是时空上连续性的实体是因为物种是进化的单位，即能够通过自然选择进化的实体。物种通过自然选择进化，必须满足三个条件：（1）变异，即有机体的性状与亲代相比具有差异性；（2）不同的适应力，即有机体性状的变异使它们各自具有不同的适应能力；（3）遗传， 即变异的性状必须是可遗传的。其中，条件（3）非常关键。 一个性状当它通过繁殖被忠实地传递给下一代就是遗传，而繁殖是一个时空上特化的过程一双亲和胚胎必须具有时空上的连续性。所以，性状传递给物种的后代，条件是那些后代必须通过繁殖关系在时空上互相连接。因而，唯有形成时空上连续的实体，物种才可能通过自然选择进化。由于物种的个体与个体之间具有时空上的连续性和因果关系，所以物种不是有机体的种类，它的成员不是它的特例；相反，每一个物种都是个体，一种时空上受限制的特殊客体，其成员是它的部分和组成，不是它的例子。

转贴于 哈尔认为，如果物种是个体，进化生物学就不应当被指责没有自然定律。考虑到气象学和地理学中的一个类似情况。在气象学和地理学中，没有关于特殊气象现象和特殊岩石的组成部分的规律，但并没有人指责气象学和地理学中没有规律。气象学和地理学的规律存在于不同的本体论水平之上，这些规律涉及是一般的气象现象、一类岩石（比如大理石）、以及组成那些岩石的一类元素（比如金和铁）。同样的考虑也适用于进化理论和物种。也许并没有涉及某一特殊物种所有成员的规律，但这并不表示进化理论没有普遍规律。在进化理论中，物种是个体，不是类，所以，如果进化理论中有规律，这些规律将存在于其他本体论水平之上。哈尔认为存在关于一类物种的规律，比如群体生态学家谈到的K—选择物种和R—选择物种——生活在稳定环境和非稳定环境中的物种，对它们的共同特性的概括就可以看成是规律。另外，也存在关于一类群体的规律。比如迈尔的地理成种概念详述了弧立种群何时变为新种，哈代一温伯格定律预言在一定种类的随机群体中发现的基因的频率。[8]

与哈尔类似，罗森伯格也认为，物种的个体性并不影响在生物学中建立规律，因为，“生物学中的一般发现并不建立在有关特殊物种的规则之上”，而是“建立在所有物种都与之适合的规则之上”的（[9]，p.205）。在罗森伯格看来， 生物学中关于所有物种的经验概括有两类：一类是最低水平的概括，比如：“非特化物种比特化物种趋于灭绝的时间要长”，“物种在进化过程中体形趋于增加”，“生活在相同环境中的现代物种趋于以相同的方式变化”等等。这类概括与其他经验概括一样有例外，但是这些例外可通过诉诸于第二类更普遍的经验概括来解释。这些较高水平的概括就是生命科学中的规律。罗森伯格认为，这种经验概括与比如“所有的天鹅都是白的”等陈述不同，如若其他条件保持不变，在其他有生命的星球上也是可以期望获得的。这样的规律有哪些呢？罗森伯格列出了以下五条：

（1）物种是在有机体中传递下来的宗谱分支（lineage of decent a-mong organisms）。

（2）任何一个物种后代的生物体数有一个上限。

（3）每一个有机体与它的环境之间都有一定程度的适应性。

（4）在一个物种中，如果D是一个在生理上和行为上都相似的亚族（subclass），且D 比该物种的其他成员在适应性上许多世代都足够优越，那么在该物种中D的比例将增加。

（5）在一个不是处于灭绝边缘的物种的每一个世代中， 都有一个亚族D，它比该物种的其他成员更优越，且有足够长的时间确保D相对于该物种成比例增多，并将获得充分的优越性继续增加，直至在某一时间达到构成整个物种的活的成员。（[9]，p.212）

罗森伯格认为，这些定律与前面第一类经验概括不同，它们没有例外。这些生物学定律没有提到特殊的物种，并且它们把物种看作是特殊进化的宗谱分支，而不是有机体的类型、集体或种类。

鲁斯也捍卫生物学规律。但在处理物种的特异性问题上，他与哈尔有着完全不同的看法，尽管在处理生物学概括例外问题上他们有着相同的思维方式（即他们都采取连贯论的思维）。哈尔和罗森伯格等人把物种看作是个体而不是自然类，鲁斯等人则认为物种是自然类而不是个体；哈尔和罗森伯格等人把生物学规律看作是超越物种层次之上的普遍概括，否定关于个体物种规律的存在，鲁斯等人则认为关于物种成员的规律是存在的。

鲁斯指出，如果象哈尔所说的那样没有关于特殊物种规律的话，那么，任何关于人类自身的特有主张就都不是规律，因为它们都是关于单一物种—人类属性的研究。因此，我们通常所说的社会科学、历史科学、语言学等都不是真正意义上的科学。事实上，由于物种不是个体，而是自然类—即同一物种之所以是同一物种，就是因为它们的成员共有某一性质，因此，关于某一特殊物种的所有成员的普遍陈述是可能的。（[10]，p.225）凯切尔（Kitcher，P.）也认为存在关于具体物种的生物学规律，因为我们能找到这样的性质P，它们与物种S特有的遗传组成的关系非常密切，以致于P的不存在就意味着这种遗传组成的变化， 并导致新种的出现或不能存活的个体出现，这样“凡S必有P”这类陈述就是可以得到的。（[11]，p.312）

四、历史叙述可以代替规律解释吗？

“演绎—规律论”的科学解释理论把科学看作是由各种互相关联的定律组成的规律体系。如果生物学不存在规律，那么生物学还是不是科学，特别是与功能生物学相差较远的进化生物学还是不是科学？一些人走得很远，他们认为进化论不是科学的理论。斯玛特、波普尔等人都是如此。迈尔也否认生物学定律的存在，但他并没有因此否定进化理论的科学性，相反他认为，人们应当改变对科学的传统观念。他说：“有一些科学并没有运用无可争辩的被称为定律的表达方式也运行得非常顺利。”（[12]，p.20）迈尔所说的“有些学科”最主要指的就是生物学。

既然生物学中没有定律，那么生物学中的解释是如何进行的呢？迈尔认为，生物学的解释方式采取的是不同于物理学的历史叙述的方式。他说：“规律观念远远没有历史叙述的观念那样有助于进化生物学。”（[2]，p.140）这就是说，在生物学中历史叙述比规律解释更重要。

冈奇（T.A.Gondge）也有类似思想。冈奇曾经指出：“在讨论生命历史上具有重大意义的单个事件的时候，叙述性解释进入了进化生物学……叙述性解释的建构一点也没有提到一般规律，……进化过程中的事件不是某种事件的例子，而是单独发生的事，是某种只发生一次，不能〔以同一方式〕再发生的事情，这时候要求叙述性解释……历史性解释构成进化理论的基本部分。”（[2]，p.77）

在迈尔等人看来，历史叙述具有解释价值，是因为生物学的对象—生命客体是历史客体，在历史过程中，早先的生命事件通常对后来的事件起到一定的作用。例如，白垩纪末期恐龙的灭绝留下了许许多多的生态小生境，为哺乳动物在古新世和始新世向四面八方的惊人发展提供了空间，因此，历史叙述的目标之一就是发现后继事件的原因。然而，在迈尔看来，“那些由基本逻辑公理系统训练出来的哲学家，看来是很难理解特异性和事件历史序列的特殊性的。他们想要否认历史叙述的重要性，并想用结构性法则把它们公理化，但他们的想法并没有说服人。”（[2]，p.77）

确实有许多人指出，历史叙述并不能否定规律解释。比如鲁斯就认为，叙述性解释的推理过程或者总体上不能令人满意，或者在解释过程中或明或暗地运用到规律。举例来说，描述到生物演化史上的历史事件时，经常要运用“适应”、“优越性”等概念，然而这些概念只能在自然选择和群体遗传学的背景中才能被理解。所以，历史叙述具有解释价值，必须有理论上的保证。这些理论虽然在具体叙述时未提及，但它们却在知识背景中起作用。所以，鲁斯认为，不是赞成规律解释的人的思想没有说服人，而是否定规律解释的人的观点没有说服人。

在我看来，鲁斯说的不无道理，然而，我们也应看到，在生物学中，独特性确实比物理学和化学更普遍，因为生物体在结构上是如此的复杂，以致于它们显示出更多的变异和个性。迈尔等人希望人们关注到这一点，希望人们用特殊的词恰当地描述生物事件，若不是走得太远的话，是包含有合理因素的。因为在很多情况下，生物事件是如此的复杂，以致于完全的解释需要诉诸于许许多多的规律和初始条件，这时，人们在实践上就不得不满足于描述性工作或者“大略解释”工作。在作大略解释时，人们可能要用到规律，但这些规律可以不表现出来，而只是停留在背景知识中。我们不必用非常精确的形式把它们表达出来。所以，在生物学中，历史叙述的解释形式很普遍，但我们应知道，历史叙述并不否认规律解释。

五、结论：走向新的解释

规律观念的本质涉及的是科学理论的结构及科学的运作方式。传统科学哲学认为科学是通过建立越来越普遍的规律向前发展的，规律或定律的建立，既是科学理论成熟的标志，又是科学解释和预言的依据。我国的科学哲学研究几乎无例外地都认为科学是由规律经演绎形成的理论体系。如果我们忽视了科学的具体实际，这种观点仿佛很是圆满。但当我们面对具体的各门科学时，会发现这样的理论图景其实是依据物理科学得出的，并主要适合于物理科学。当代生命科学正如迈尔所说，几乎很少用到规律或定律一词（只有遗传学中有所谓的三定律和哈代—温伯格定律等少数例外）。达尔文进化论对生物学就象牛顿力学对经典物理一样重要，然而达尔文进化论并不象牛顿力学那样由几条规律经数学演绎形成理论。生命科学理论在实践上缺乏定律或规律！

生命科学在规律或定律上的缺乏说明了什么？是传统的科学哲学有问题？还是生物学迄今还不是一门成熟的科学？如果生物学存在规律，生物学是否也应当建立成类似牛顿力学、爱因斯坦相对论那样的规律体系？

依我看，传统规律观念有其深厚的理论基础，从生物客体的历史性、特异性出发，从概念上否定生物学中存在规律，尚缺乏较坚实的理论基础，所以我们必须从另外的角度寻求生物学缺乏规律的原因。实际上，生物学理论在规律上的缺乏完全是由生物学所面对的问题与物理科学不同所造成的。物理学最关心的问题是物质本身所内涵的性质，所以必须借助大量抽象的符号来描述，因此，物理学很容易就走入数学的世界，建立数学的逻辑工具。但是，生物学的重心一开始就落在结构上面，诸如什么动物长什么样子，拥有什么样的器官，长在什么位置，构造和功能有什么关系等等。即使是最近的生物学进展，其重心依然在结构上面，从细胞的各种显微构造到基因的构筑及表现，还有各种生物大分子的三维空间的立体结构等等，生物学家们一直致力的，是如何将各种生命现象在实体形象上求得解释。所以，生物学家最常用的表达方式便是“看图讲故事”，亦即对于已知的构造经由类比联想去阐释其功能。在生物学中叙述性解释成为主要的解释方式，物理科学中那种从规律（由数学公式表示）出发，经由严格的数学推理的解释方式很少出现在生物学里。从早期孟德尔的遗传实验，到摩尔根对染色体的解释，直到近期分子生物学的发展，实际存在的构造成了理论好坏的依据。一个理论成功与否完全依赖其是否能将所观察到的现象嵌附到已知的结构上去。于是，结构变成了所有解释的出发点。染色体也好，DNA双螺旋也好， 都是如此，在这里，数学形式的逻辑推理派不上用场，结构的合理性才是最好的解释手段。另外，由于生物系统及其环境的复杂性，也必须限制在该领域建立一般视律或定律来解释详细细节，所以，生物学家在建立他们的理论体系时，通常更强调先在条件而不是一般规律。

从本世纪五十年代起，许多哲学家从不同方面对逻辑实证主义发起了进攻，出现了一系列新的科学哲学思潮。然而，实际上逻辑实证主义思想仍然在背后支配着许多人的行动。许多人仍然认为一般定律的多少是“好科学”的标志就是一例。然而，我认为，在科学中，除了普遍性推理之外，人们也需要结构性描述，并且在一定的背景中，结构性描述可能是非常重要的。所以，生物学中缺少定律而有更多的叙述性解释，并不一定是生物学的消极特征。生物学不但是一门真正的科学，而且其成就及其思维方式必然要引起哲学的新的变革。

参考文献

[1] J. J. C. Smart， Phibosophy　and　Scientific　Realism， Routledge and Kegan Paul，1963.

[2]迈尔：《生物科学思想的发展》，刘jùn＠①jùn＠①等译，湖南教育出版社1990。

[3]波普尔：《历史决定论的贫困》， 杜汝楫译， 华夏出版社，1987。

[4]Ruse，M.，The Philosophy of Biology，Hutchinson，1973.

[5]Hull，D.，Phiosophy of Biological Science， Pretice- Hall，1974.

[6]R.C.Lewontin，The Genetic Basis of Evolutionary Change.Columbia University Press，1974.

[7]Steen，W，J.Van der and Kamminga，Harmke:Laws and　NaturalHistory in Biology，Brit.J.Phil.Sci.1991(42).

[8]Hull，D.，The Metaphysics of Evolution， State　Universityof New York，1989.

[9]Rosenberg，A.，The　Structure　of　Biological　Science.Cambridge University Press，1985.

[10]Ruse，M.，Biological Species:Natural　Kinds， Inpiduals or What?Bri.J.Phil.Sci，1987(38).

第2篇：遗传学分离定律范文

【关键词】 双相障碍；认知功能；遗传学；病例对照；数量性状

中图分类号：R749.4，B842.1 文献标识码：A 文章编号：1000-6729(2011）004-0295-07

doi:10.3969/j.issn.1000-6729.2011.04.013

（中国心理卫生杂志，2011，25（4）：295-301.省略

【Abstract】Objective:To examine the relation of bipolar disorderⅠ and cognitive function to rs947267 polymorphism of G72 gene.Methods:Totally 202 patients with euthymic bipolar disorderⅠand 103 normal controls wereselected according to the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders Fourth Edition (DSM-Ⅳ).The cognitive function were assessed by digit symbol,trail making test (TMT),digit span,visual reproduction,verbal fluency,Wisconsin Card Sorting Test (WCST) and tower ofHanoi (TOH).And rs947267 polymorphism were tested.Analysis of covariance was used to compare cognitive function between patients and normal controls.Case-control and quantitative characters were used in genetic analysis.Results:(1) Compared with normal controls,BD patients were impaired in digit symbol,time of TMT-A,time of TMT-B,digit span,visual reproduction,verbal fluency,WCST and TOH (P0.05).(3) In patients group,the TMT-B time was shorter in those with genotype of AA than in those with genotype of AC (P

【Key words】 bipolar disorder;cognitive function;genetics;case-control;quantitative characters

（Chin Ment Health J,2011,25(4):295-301.）

双相障碍的谷氨酸假说认为，谷氨酸能系统，尤其是N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-aspartate，NMDA）受体的过度激活可引起情绪症状、神经毒性、神经元死亡等［1］。G72基因编码的蛋白是D-氨基酸氧化酶（D-amino acid oxidase，DAO）激动剂，而DAO是NMDA受体的激动剂［2］。研究结果显示G72基因可能是双相障碍的易感基因之一［3］。此外，近年的研究提示认知功能损害可能是精神疾病的遗传内表型。双相障碍患者即使在稳定期也存在认知损害支持此观点。精神分裂症患者［4］和正常人群［5］ 中的研究也显示G72基因可能与认知损害关联。目前国内尚未见G72基因与双相障碍的相关研究报道，国内外未见进一步结合患者认知功能的相关研究。本课题小组前期研究已表明稳定期双相障碍患者确实存在注意、记忆和执行功能面的认知损害［6-7］，但目前国内外同类研究结果也不一致［8］。故本研究在继续收集样本的基础上进一步检验前期对于稳定期双相障碍认知功能的研究结果，并探讨双相障碍和认知功能与G72基因的关系。

1 对象与方法

1.1 对象

收集2006年8月至2009年3月在广州市精神病医院门诊和住院部的双相障碍患者242例。入组标准：①符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版（Diagnostic and statistic manual of mental disorder-Ⅳ，DSM-Ⅳ）双相障碍Ⅰ型诊断标准［9］，诊断有分歧者则排除；②汉密顿抑郁量表（Hamilton Rating Scale for Depression，HAMD）［10］评分＜7分；③Young躁狂量表（Young Mania Rating Scale，YMRS）［11］评分＜6分；④稳定期≥3个月。稳定期指末次发病后临床症状控制，病情稳定。排除标准：①合并其他精神障碍；②认知功能评定前1年内接受电痉挛治疗；③严重躯体疾病；④脑外伤后意识障碍史，或其他脑器质性疾病；⑤色盲、色弱、耳聋或口吃。正常对照组来自广州市精神病医院及其他单位员工、学生等，共162名。入组标准：①既往无精神障碍史；②二系三代无精神疾病家族史。排除标准同患者组③④⑤。

患者组有40例未抽取外周静脉血，最后入组202例，男82例，女120例，年龄18~67岁，平均（30±10）岁，受教育年限0~17年，平均（11.4±3.0）年。病程4～492个月，中位数38个月（P2516个月，P7584个月）。稳定期3～60个月，平均（8.5±7.2）个月。发病年龄10~59岁，平均（24±9）岁。稳定期评定认知时患者组服药情况：未服药5例，服药197例，其中1种药物65例，2种药物120例和3种药物12例，主要是心境稳定剂单一使用（n=65）或合并抗精神病药物（n=118），个别合并了苯二氮艹卓类药物（n =2）、苯海索（n=2），合并新一代抗抑郁药9例。碳酸锂90例［（1011.1±217.5）mg/d］，丙戊酸钠91例［（1067.6±295.3）mg/d］；抗精神病药物：主要是喹硫平65例［（317.3±216.4）mg/d］，利培酮23例［（3.1±1.0）mg/d］，个别使用氯丙嗪和氯氮平（分别为3例和7例，均＜300mg/d）。评定时药物剂量稳定时间均在30d以上。 对照组59名未抽取外周静脉血，最终入组103名，男47名，女56名，年龄18~58岁，平均（34±12）岁，受教育年限2~19年，平均（12.0±3.8）年。

所有受试者均为汉族，右利手，对研究知情同意。2组间的性别、受教育年限差异均无统计学意义（均P>0.05），但年龄差异有统计学意义（P=0.003）。

1.2 入组诊断与量表评估

入组时采用DSM-Ⅳ轴Ⅰ障碍临床定式检查（Structured Clinical Interview for DSM-IV Axis I Disorders，SCID-Ⅰ）［12］评估受试者的精神状况。本研究中的患者均为本院经过半年以上门诊随访的患者，临床诊断（高级职称医师负责）已明确为双相障碍，而入组时统一由在读研究生采用SCID-Ⅰ再评估，诊断无分歧者方纳入本研究。所有受试者均进行HAMD、YMRS评分，评定者间一致性选取10例患者进行，Kappa值为0.79～0.83。

1.3 认知功能评定

参与认知功能评定者研究开始前进行培训，由2名精神科在读研究生及1名专职科研护士进行评定。测验在安静环境中连续进行。按实际测验顺序依次使用了以下工具。

①修订韦氏成人智力量表手册［13］中的数字符号和数字广度［包括顺背、倒背和总分（顺背＋倒背）］。②修订韦氏记忆量表手册［14］中的视觉再生（甲套）。上述3个测验均采用粗分，得分越高成绩越好。③连线测验（Trail Making Test，TMT）［15］：包括A、B两部分，评定完成时间，时间越短成绩越好。④言语流畅性测验（动物）［16］：记录正确数。正确数越多越好。⑤威斯康星卡片分类测验（Wisconsin Card Sorting Test， WCST）［17］，以分类数、总错误数、持续错误数作为评定指标。分类数越多成绩越好，总错误数、持续错误数越少成绩越好。⑥汉诺塔（Tower of Hanoi，TOH）［18］：选用3木块及4木块操作手工版，共12个测试。以计划时间、执行时间和完成测验所得总分作为主要评定指标。时间越短成绩越好，总分越高成绩越好。数字符号、连线测验主要检测受试者的注意功能，数字广度、视觉再生主要检测受试者的记忆功能，言语流畅性测验、WCST和TOH测验主要检测受试者的执行功能。所有症状量表和认知功能评定在同一天内完成，后者耗时30~60 min。

1.4 G72基因rs947267多态性检测

1.4.1 DNA提取

抽取受试者外周静脉血10 mL，ACD2 mL抗凝。按酚-氯仿法常规提取DNA。

1.4.2 基因型检测

①引物。采用美国国立医学图书馆网站提供的DNA序列，利用Primer Premers 3在线软件设计引物。L：5'-AGT TTC TGC CTT AAC ACA TTT AGG T-3'，R：5'-GAA AAT ACC CGG AGT CTC ACA TA-3'。②PCR反应。反应体系：10×PCR缓冲液3.0 μL，Dntp 8mmol，正反向引物各6 pm，TaqDNA聚合酶0.3 U，基因组DNA100 ng，灭菌蒸馏水加至30 μL。反应参数：95 ℃预变性3 min，32个循环（95 ℃变性20 s，61 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s），72 ℃延伸5 min。

1.4.3 酶切及电泳

取PCR产物5 μL，加5U内切酶HaeⅢ，37 ℃下消化4~6 h，8 %的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离酶切产物，银染并观察结果。若为A等位基因，401bp的PCR产物不被酶切；若为C等位基因，PCR产物则被酶切成248bp和153bp。根据电泳带型确定基因型。

1.5 统计方法

采用SPSS13.0处理数据。所有认知测验结果采用粗分，未经转换。符合正态分布的数据以均数±标准差（x±s）表示，两组间比较采用t检验或χ2检验（性别构成比）。由于认知功能可受年龄、性别、受教育年限的影响，故组间认知功能的比较采用以上述变量为协变量的协方差分析，两两比较采用LSD检验。不符合正态分布的数据采用中位数（25%位数，75%位数）即［M（P25,P75）］表示，组间比较采用非参数Kruskal-Wallis检验。遗传学资料采用PLINK1.07［19］（http:∥pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/）软件分析，包括Hardy-Weinberg平衡检验、病例-对照分析及以认知功能作为数量性状的关联分析。

2 结 果

2.1 病例组和对照组的认知功能比较

将年龄、性别和受教育年限作为协变量进行组间协方差分析，结果显示，病例组的数字符号、TMT-A时间、TMT-B时间、数字广度各项指标、视觉再生、言语流畅总数、WCST各项指标和TOH各项指标的成绩均差于对照组（P

2.2 G72基因rs947267多态性与双相障碍的关联分析

病例组和对照组的基因型经Hardy-Weinberg平衡检验，均符合Hardy-Weinberg平衡定律（χ2=2.81，0.323；P=0.094，0.556），表明本研究的各组样本均来自随机婚配的自然群体。病例组和对照组的rs947267多态性基因型和等位基因频率见表2，两组间的基因型和等位基因频率差异均无统计学意义（χ2=2.18，0.09；，P=0.336，0.769）。

2.3G72基因rs947267多态性不同基因型组的认知功能比较

按rs947267多态性的不同基因型分组比较认知功能。患者组中，不同基因型组的性别、年龄、受教育年限、病程、稳定期和发病年龄差异均无统计学意义（P>0.05）；正常对照组中，不同基因型组的性别、年龄和受教育年限差异也均无统计学意义（P>0.05）（表3）。

协方差分析显示，患者组中不同基因型组间的TMT-B时间差异有统计学意义（F=3.67，P=0.027），两两比较显示，AA基因型组成绩好于AC基因型组（P

2.4 G72基因rs947267多态性和双相障碍认知功能数量性状的关联分析

在控制了年龄、性别和受教育年限后，将所有认知测试分值作为定量遗传指标，采用PLINK软件的linear过程分析与等位基因A的关联。结果显示，在患者组中rs947267多态性与TMT-B时间存在关联，携带等位基因A的患者TMT-B成绩较未携带者好（r=-6.92，P＝0.015）；在正常对照组中rs947267多态性与TOH总分关联，携带等位基因A者TOH成绩较未携带者差（β=-3.05，P＝0.019）。

3 讨 论

为了提高样本的同质性，本研究只纳入了双相障碍Ⅰ型患者。本课题小组前期研究结果显示，患者组的多个注意、记忆和执行功能指标的成绩均比正常对照组差［6-7］。此次在患者组样本量增加的基础上进一步比较，结果显示，患者组的数字符号、TMT-A时间、TMT-B时间、数字广度各项指标、视觉再生、言语流畅总数、WCST各项指标和TOH各项指标的成绩均比对照组的差，验证了前期研究结果，只是两组有差异的指标增加了TOH的计划时间，考虑是样本量增加、统计效能提高所致。患者组TOH的计划时间增长提示患者计划调整能力差，是一种执行功能的损害。

G72基因在13q33上，有5个外显子，4个内含子。Chumakov等［20］首次报道G72基因和分裂症关联。两个来自美国的家系研究报道了双相障碍和G72基因存在连锁不平衡［21］，Schumacher 等［22］和Chen等［23］对于双相障碍的病例-对照研究也支持上述结果。rs947267位于第3内含子上，有研究结果显示与分裂症关联［24］，但目前尚未见该位点在双相障碍中的相关报道。故本研究探讨了G72基因rs947267多态性与双相障碍的关系，但结果未发现二者存在关联。不过，Zhang等［25］在中国汉族人群中的研究显示，G72基因的另一个多态性rs778293位点与双相障碍关联。他们探讨的SNP位点与本研究不同，这可能是两个研究结果不同的原因之一。同时，也可能与本研究正常对照样本量偏少有关。

既往研究显示，G72基因可能与认知功能存在关联［4,26］。认知功能可受年龄、性别和受教育年限的影响［27］，故本研究以上述变量为协变量进行协方差分析以及数量性状遗传分析，进一步在患者组和正常对照组中分别探讨了G72基因rs947267多态性与认知功能的关系。结果显示，在两组中该基因多态性对认知功能的影响不尽一致。在患者组中AA基因型的TMT-B成绩较AC基因型的好，认知数量性状分析也显示，携带等位基因A的患者TMT-B成绩较未携带者好；在正常对照组中，AA基因型的TOH总分成绩较AC基因型差，数量性状分析也显示，携带等位基因A者TOH总分成绩较未携带差。其中，上述不同基因型组间虽仅有AA组和AC组间比较的差异有统计学意义，但从具体数据来看，AA、AC、CC基因型组间的成绩都呈阶梯趋势，提示CC组与AA、AC组无差异可能是因CC组样本量偏小的缘故，值得扩大样本量后加以验证。总之，本研究结果提示，双相Ⅰ型患者中AA基因型和A等位基因可能与TMT-B反映的注意转换认知维度有关；在正常对照组中，AA基因型和等位基因A可能与反映执行功能认知维度的TOH总分有关；总体提示G72基因可能对认知功能有一定影响。未见既往研究探讨G72基因rs947267多态性与认知功能的关系，但可见该基因其他多态性的相关研究。Soronen等［26］对双相障碍的研究结果表明，G72基因rs3916966和 rs2391191多态性与视觉空间记忆存在关联。而在精神分裂症患者中同类研究的阳性结果更多些，Goldberg等［4］的研究显示G72基因多态性与操作记忆、注意损害关联。Opgen-Rhein等［27］的研究显示，G72基因与操作功能关联。Goldberg等［4］的研究与本研究均提示G72基因与注意损害可能有关，只是患者的疾病诊断不同。不过，近年来遗传研究等发现精神分裂症和双相障碍存在许多交叉。目前在患者中报道G72基因与认知功能关联的研究较少，各研究检测的认知维度也不尽一致，以致各研究结果的可比性受影响。目前，已见初步探讨正常人群中认知功能遗传的研究，有研究显示G72基因rs3918342和rs1421292多态性与正常人群的言语、空间工作记忆关联［5］，其中工作记忆也是对执行功能认知维度的反映，故与本研究正常人群的结果有一致性。

4 未来研究方向

本研究仅初步探讨了G72基因的单个多态性，正常对照的样本量也偏小。但本研究结果提示，在双相障碍Ⅰ型患者或正常人群中，G72基因对认知功能均可能有影响。未来的研究可进一步探讨G72基因与不同人群不同认知维度的关系，更进一步了解G72基因在双相障碍及认知功能中的作用。本课题小组正在开展这方面的工作。

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