基因（二）

因此，需要解释的蛋白质合成的方面是

只能掺入单个标准的二十个氨基酸，并且对于任何特定的蛋白质，氨基酸必须以正确的顺序加入。

换句话说，它是

“序贯化”的问题。 （克里克1958：144）

响应这个问题Cric制定了序列假设，这是假设的

一种核酸的特异性[即DNA或RNA]仅通过其碱基序列表达，并且该序列是特定蛋白质的氨基酸序列的（简单）代码。 （1958：152）

然后将蛋白质的三维构象作为其序列自发地出现。 此外，Crick制定了他所谓的“中央教条”，关于DNA碱基序列和蛋白质序列的关系的方向性：

[中央教条]指出，一旦“信息”一旦进入蛋白质，它就无法再次出来。 更详细地，可能是可以从核酸转移到核酸的信息，或者来自核酸对蛋白质，但是从蛋白质转移到蛋白质，或者是不可能的蛋白质到核酸。 （1958：153）

“信息”和“代码”的语言只输入了最近和来自几个来源的遗传学。 一个是erwinschrödinger的（1887-1961）生命是什么？ （1944年），他谈到了“代码脚本”; 另一个是加密，计算机科学和网络网络的更广泛的冷战技术文化背景（Kay 2000; Keller 2000）。 在这种情况下，在20世纪60年代初之前，大多数作者将DNA在蛋白质合成中的作用的问题以理论方式对待，依赖于数学和加密考虑，并使用计算机来解决组合难题。 虽然此时开发的一些理论上有洞察力和大部分语言对于后期的发展是重要的，但遗传学家的这些尝试最终是不成功的（Sarkar 1996; Stegmann 2021）。

当时的生物化学师同样相信，基因在蛋白质合成中发挥着重要作用（Judson 1979：Ch。6和8; Morange 2020：Ch。12; Rheinberger 1997）。 来自镰状细胞贫血的医学遗传学和生物化学的新证据，表明基于大肠杆菌细胞提取物的基因突变和氨基酸改变的关系，从体外蛋白质合成的体外系统，导致核糖体的表征并转移RNA（TRNA），以及从工作建立信使RNA（mRNA）的存在和作用及其对DNA的互补性。 由这种不同证据引起的图像是MRNA将来自核DNA的信息转移到细胞质中，其中核糖体如很大程度不变的结构，促进了基于mRNA的序列的氨基酸链的组装。 1961年，克里克和同事在实验上表现出一个氨基酸的三个基础代码，编码三元组不重叠，并且它们被从固定起点读取。 同年，马歇尔Nirenberg（1927-2010）和Heinrich Matthaei（1929年出生）来自一个实验的结果，其中只有尿嘧啶碱组成的合成RNA（RNA含有尿嘧啶，而不是胸腺嘧啶）在无细胞无蛋白质合成系统中引入，导致制备由氨基酸苯丙氨酸组成的单调蛋白质。 因此，显示用于该氨基酸的RNA三联UUU。 这一结果开辟了通过实验解决遗传密码的可能性，并且几个实验室参与了该项目，导致1967年的相关密码子（编码三态）和氨基酸的完整表。

1.4分子生物学：DNA技术，发展和演变

分子技术和概念不可避免地对其他领域具有转变影响。 实际上，有可能争议，而分子遗传学构成了一个关于遗传分子基础的有限问题的学科，而分子生物学最好被理解为在各个学科中适用的一系列技术和方法（Burian 1993）。

在典型的分子遗传学期间，描述了与DNA复制，基因调节和蛋白质合成有关的许多中心机制。 虽然DNA在其自身复制中作为模板，但它不是自我复制或自催化; 在该方法中需要许多酶和其他分子，例如DNA聚合酶和DNA连接酶。 此外，大约1970年，描述了对细菌或病毒特异的几种酶，例如逆转录酶，其使病毒能够将RNA转化为DNA，并且限制酶，其将DNA作为细菌防御系统的一部分转化为DNA和限制酶。 在解释重要的细胞过程中，将这些酶用作工具包以在体外操纵细菌系统中的DNA，并且最终也在真核细胞中。 1972年，Paul Berg（1926年出生）和同事发表了一项研究，证明了通过使用这些酶作为工具来构建来自不同生物的片段的DNA分子（Jackson等人1972）。 这些分子工具不仅导致重组DNA技术和基因工程，还通过分离和放大细菌（Matrongron 2020：Ch。16），促进了基因的进一步分子表征基因的进一步分子表征基因。

分子技术改变了研究在分子生物学中的研究。 在体外系统中有助于解决遗传密码的体外系统被体内操纵和检测的新方法互补（Rheinberger 2009）。 这反过来导致发现了涉及基因转录和翻译的新细胞机制。 例如，已经在基于病毒的模型系统中观察到，在某些情况下MRNA对应于转录的DNA的非连续片段。 进一步的研究表明，在这些情况下，除去初始转录物的部分以形成最终翻译的成熟mRNA，并且除去的区段可以分离编码区。 令人遗憾的是生物学家的惊喜，这是真核细胞中的所有基因的情况，而在原核生物中缺席的机制（abir-am 2020; morange 2020：ch。17）。 “分裂基因”和RNA剪接机制导致了基因的重要重新思考。 正如Walter Gilbert（1932年出生）写道：

Cistron的概念，一种思想与多肽链对应的功能的遗传单位现在必须由含有的含有地区的转录单元的地区所取代，这将从我建议我们呼叫内含子的成熟信使（用于核心区） - 与将被表达出口的区域替换。 （W.Gilbert 1978：501）

吉尔伯特的术语被广泛接受，并且很明显，外显子可以以替代方式拼接在一起，从而将蛋白质的数量乘以源自DNA的蛋白质的数量。 在20世纪70年代和80年代，在各种生物中发现了RNA处理的进一步机制。 例如，可以通过从几个转录物中拼接到同一或相邻的基因座或甚至来自不同的染色体（“逆剪接”）来产生mRNA。 此外，可以通过改变几种或单个核苷酸来编辑RNA，这可能对由mRNA平移的蛋白质产生大的效果。 在20世纪50年代早期，在20世纪50年代初期的玉米中的基因组（转座子）中的移动元件也通过古典遗传方式进行了古典遗传方式，并在细菌中进行了研究，并分子表征大约1980（舒适的2001）。 并不总是立即清楚这些和其他机制的一般（并且仍在调查）。 尽管如此，它将其转移到一种基因被理解为无概念局部局部的DNA的观念，所述DNA对应于一种多肽（Fogle 2000; Portin 2002）。

另一个重要的发展有关基因监管。 研究细菌适应各种食物来源的能力，François雅各（1920-2013）和雅克Monod（1910-1976）开发了操纵子模型，根据该型蛋白质，称为“阻遏物”是永久性生产的，这与乳糖代谢所需的基因附近结合称为“操作员”的DNA区域，从而抑制各种酶和其他蛋白质的产生。 如果存在乳糖，它（或衍生物）与阻遏物相互作用，使得基因被活化，并且可以通过细菌消化乳糖。 该模型引入了关于基因的重要区别。 那些编码β-半乳糖苷酶或乳糖允许酶或构成细胞函数的其他蛋白质的基因被称为“结构基因”。 产生控制基因表达的阻遏物和其他蛋白质的基因被称为“调节基因”（Jacob和Monod 1961）。

这种机制立即被解释为提供对问题的答案，不同的基因如何在不同时间和差异基因表达期间在不同的组织中激活不同的基因。 在20世纪50年代和20世纪80年代之间出现了特定发育基因的概念（Morange 2001：Ch。7）。 发育生物学家确定了有限数量的基因，对于建立非常早期胚胎的组织并通过控制各种其他基因的表达来发挥作用。 分子克隆导致发育基因的分子表征和它们进化保护的发现（Weber 2004，也参见发育生物学的进入）。

进化生物学也变得分子化（Suárez-díaz2018）。 一个重要的贡献是分子时钟的理论，其表示蛋白质中的进化变化率仍然是常数，使得可以从氨基酸序列的数据估算谱系的分歧时间（Morgan 1998）。 这种借出的分子演进的中立性理论解释的支持，这在20世纪60年代的分子和传统生物学家之间存在有争议的讨论（饮食中的1998年;生态遗传学和遗传漂移的条目）。 通常，分子生物学在进化机制开启了一种新的视角，例如，进化在重复基因，染色体或全基因组的事件上构建的观点。 在此视图上，重复的元素可以获得新功能或改变基因产品的剂量（Morange 2020，Ch。23）。

1.5基因组学和后基因组学

在20世纪70年代后期，Sanger开发了用于测序DNA的方法。 然后，1980年代看到了这些方法的自动化（García-Sancho 2012）。 这使得人类和其他生物的全基因组测序可行，人类基因组项目（HGP）于1990年开始工作（Bostanci 2004;进入人类基因组项目）。 新的并行，或“下一代”，左右2005年出现的测序方法更快地测序和更便宜。 因此，持续测序的物种和人类样品的数量增加。 由于蛋白质测序的早期，序列数据存储在数字数据库中，以最重要的序列储存库（Strasser 2019）中的GenBank。 基因组学，分析和比较基因组的科学与生物信息学强烈对准。 序列比较再一次转化的进化遗传学，并实现了新的比较方法; 现在DNA序列本身可用于重建系统发育树，并且可以更详细地跟踪复制事件模式（Suárez-díaz2010）。 特别是当偏见方法中的微生物方法，即全部微生物群落的测序时显着改变了微生物系统和生态学，不仅揭示了微生物寿命的多样性，而且揭示了生物之间的侧向基因转移量，包括真核生物（O'Malley 2014）。 但是，人类基因组的大数据集的可用性也促进了对人类多样性和历史，增强的医学遗传学以及在法医中使用遗传数据的新的兴趣，并导致出现直接消费的遗传检测（Atkinson等，2009;吉布斯等人。2018）。

HGP的意外结果之一是人类基因组仅含有大约23,000个蛋白质编码基因，如基于开放阅读框（ORF）的概念所定义的，即，从启动和终止翻译的停止密码子开始的DNA的一系列DNA。 其他，显然不那么复杂的生物体，在其基因组（G值悖论）中具有许多或甚至更多的基因（如此定义）。 此事实再次提出了剪接变体和其他机制增加了基因组中的调节元素和非编码RNA的调节元素的蛋白质数量的重要性（参见基因组学和后一组学学）。 2003年，启动了DNA元素（编码）项目的百科全书，旨在鉴定人类基因组中的所有功能元素，包括转录到非蛋白质编码RNA的那些，以及蛋白质结合或表观遗传改性的部位（Brzović＆Šustar2020）。 联盟作品的结果使得与分子，蛋白质编码基因的经典模型的已知偏差显示为规则而不是例外。 在很大程度上编码研究人员发现转录物重叠，产品源自广泛分离的DNA序列和给定基因的广泛分散的调节序列。 结果还证实，大多数基因组被转录并强调功能性非编码RNA转录物的重要性和渗透性（Morange 2020：Ch。25; O'Malley等，2010; Veigl 2021）。

这些发展属于通常被称为“后基因组学”（Richardson＆Stevens 2015）。 在DNA旁边，所谓的“OMIC”研究研究转录组，蛋白质组，蛋白组和其他水平的细胞过程，并受到新技术发展的强烈驱动。 DNA和蛋白质微阵列（Biochips）在这方面是有乐曲的，并且通过下一代RNA测序（Rheinberger＆Müller-Wille 2018：Ch.9）甚至进一步增强了RNA转录物的研究。 这种高吞吐量技术导致大量不同类型的数据。 因此，生物本体和数据库基础设施和策划成为分子生物学研究的核心方面（Leonelli 2016）。

虽然在20世纪60年代和70年代首次以相关机制特征，但常规方法进一步研究了细胞外观生物学的研究，指的是分子机制，包括DNA甲基化，染色质结构的变化和非编码RNA相关调节（Buklijas 2018; Morange 2020：Ch。26;尼科洛＆Merlin 2017）。 这些机制可以导致差异基因表达的模式，其在有丝分裂细胞分裂中保持稳定，从而有助于发育的解释。 表观遗传修饰也被证明是在减数分裂中保存的，促进世代跨越表型变异的遗传，与DNA序列的变化无关，这是进化生物学的后果（Jablonka＆Raz 2009）的事实。

数据集的可用性也能够实现新的技术驱动的生物研究风格（Morange 2020：Ch。28; Rheinberger＆Müller-Wille 2018：Ch。9;进入系统和合成生物学的哲学）。 系统生物学作为高度跨学域的发展，其特征在于涉及基因和基因产品的交互网络的拓扑和动态的数学和计算方法。 以互补的方式，合成生物学专注于工程代谢途径和监管网络，用于生物技术应用，如药物或生物燃料生产，也可以提高对分子系统的理解（Kastenhofer 2013）。 最初被阐明为细菌免疫防御机制的CRISPR-CAS系统被开发成一个基因组编辑的新工具，这是由于其精确度，也增强了多细胞生物中的基因工程方法（Morange 2020：Ch。24）。

明确的是，生物学研究仍然是一种动态，每一个发展都会对遗传问题和DNA的功能揭示了新的光线。 随着在这一部分提出的发展中，我们现在将转向他们发深的一些哲学辩论。

2.遗传学科学变革的哲学叙述

2.1遗传学理论变化和减速主义

第1部分草图的遗传学发展促使问题如何将科学变革的哲学模式应用于本世纪末至今的生物学案例，因为它们主要基于现代物理和化学以及前面的传统的案例。自然哲学。 遗传思想中的主要过渡是被描述为科学革命（参见科学革命的条目以及科学理论的不可甲状态）？ 似乎改变的模型强调连续范式的不连续性和不连续性，例如托马斯库恩（1962年），与遗传史上可以观察到的内容不合适：太多术语和许多实践似乎尽管持续理论上的新奇，但仍然保持完整，并且在主角的强烈意义上似乎没有被视为不连续的发展。 因此，由逻辑经验主义者提前开发的连续变化模型，并以较早及以后理论的关系为中心，因此被视为关于遗传学史的可能替代方案。

一方面，遗传学中的“减速症”可以参考关于理论减少或还原解释的哲学立场。 另一方面，生物学和哲学的态度，其特征在于分子对生物现象的生物学陈述或强调基因的偏好，已经标记为“还原剂”（参见生物学中的还原学）。 后者，更广泛的意义与“遗传决定论”的概念重叠，更普遍，“基因 - 中心主义”。 本节侧重于前者，“减少”的技术含义。 关于减少的辩论得到了1970年左右开始的当代生物学哲学，今天仍然持续（Vidal＆Teira 2020; Winther 2009）。 欧内斯特纳格尔（1961年）最突出地阐述了理论减少。 非常简单地说，在纳加的账户上，如果前者可以从后者逻辑地衍生，或者，如果还原理论解释了减少理论，则一个理论将减少到另一个理论。 从此看，理论之间的关系是一组陈述之间的关系，包括最重要的是，法律或法律的概括，成功还需要“桥接原则”或协调定义，这表明两者的词汇（术语或谓词）是如何理论有关（参见科学减少进入）。

Kenneth Schaffner（1967年，1969年）通过指出候选人减少的理论在可以减少之前，进一步开发了名称候选人的账户。 然后他将他的模型应用于遗传学的情况。 在Schaffner的观点上，分子遗传学减少或处于减少古典遗传学的过程中（参见§1.2和§1.3用于古典和分子遗传学）。 在他的账户中，可以用DNA序列鉴定典型遗传学的基因。 此外，可以通过分子水平的概括来解释捕获关于古典遗传学（例如，优势）中的法律的概括的概念。 Schaffner的账户由David Hull（1972,1974）批评。 船体最有影响力的反对意见依赖于多种可实现性论证。 他认为，在经典遗传学（如优势）中鉴定的现象类型可以通过各种不同的分子星座实例化。 此外，船体指出，如古典遗传学中所述，任何分子实体或机制都可以参与各种类型的情况。 因此，船体通过细胞学和表型分析鉴定的分子现象和现象之间的许多关系。

Alexander Rosenberg（1978; 1985：Ch.4）认为，孟德利亚属性超级丁烯的分子特性，即对于孟德尔属性的任何差异存在分子特性的差异。 因此，即使理论减少不可用，孟德尔遗传学的事实也可以在本地性地降低到分子遗传学的事实。 其他人通过观察到可能，虽然可以进行令牌令牌减少，但型式减少不到（Kimbrough 1979）。 根据孟德利亚基因和分子基因是不相容的概念，越来越靠近迈克尔·鲁尔斯（1971）重建是Michael Ruse的（1971）重建。 一个原因是前者被视为功能，重组和突变的单位，而后者不是。 此外，分子遗传学解释了孟德尔遗传学和更多的一切; 它具有更高的解释力，更准确。 因此，根据诡计，分子遗传学不降低，而是取代孟德尔遗传学。 其他人捍卫其原始版本的孟德利亚遗传学通过分子遗传（例如，Goosens 1978）减少。

另一方面，菲利普·厨师（1984年）提出了对理论减少遗传学的影响。 主要问题，确实是任何对理论减少的理论减少的基础，以确定具有法律规则的理论，是古典遗传学中没有法律。 甚至看似直截了当的例子，例如kitcher展示所叫做“孟德尔的法律”，既不是法律，也不是在古典遗传学中发挥重要的解释作用。 Kitcher进一步辩称，经典遗传学的基本谓词，例如“x是基因”不能通过桥接原理毫不含糊地与分子遗传学的词汇相连，因为它是成功的理论减少所必需的。 最后，即使这两个问题得到解决，基于分子遗传学原理的账户也不会解释古典遗传学的现象，而不是已经存在的细胞学解释。 其他人反对这种无助的孟德尔和分子遗传学的图片，两场在其实践中彼此相互依赖。 然而，这种相互依存也排除了消除的还原（即，更换）（Vance 1996）。