许多海鱼以硅藻和其他小生物为食物。我们在第七章讲过,这些小生物统称为浮游生物。我们研究一下浮游生物的聚集与飘荡,就可以了解食物的所在处,因而也是鱼类的所在处;自第七章写成以后,这方面的知识又积累了许多。哈尔的哈迪(A.C.Hardyof
Hull)教授等人对于北海上空昆虫的飞荡也进行了不少的研究。
遗传学
自从细胞学和染色体方面的早期发现以来,科学家做了很多工作,帮助推进了遗传学,并开始影响植物和动物育种家的实用技术。
负载遗传因子或“基因”的染色体,在细胞里成对出现,而且在细胞分裂时每个染色体分裂为二,以便在两个新细胞核里再造成同样的对数。但是当生殖细胞形成时,每对染色体的两个成员却分离开来,各到每个新细胞去,这种过程叫做减数分裂或成熟分裂。生殖细胞里染色体的数目是基本的,被称为“单倍体”数目。在受精时,两个单倍体数目由于两个细胞核的结合而合在一起,这样造成的新个体,就染色体的数目来说,称为“二倍体”。但是,染色体也有可能倍增,即出现多倍性,因而在新的营养细胞里就可能出现两套以上的单倍体。这样,当细胞包含的染色体数目三倍于、四倍于或多倍于单倍体染色体数目时,就可能出现三倍体、四倍体或多倍体。例如多倍性就出现于小麦、燕麦与栽培的水果中。樱花是二倍体,梅是六倍体,苹果可能是稍微复杂的二倍体或三倍体。多倍体的情况对不孕的问题大有影响;如果多倍体在其营养细胞里有奇数的染色体,当生殖细胞形成时不能做均等的对分,那么,染色体分配方面的不规律现象就一定要发生,一般就要导致不孕。例如,在桃属植物中具有奇数染色体的多倍体,常不孕,因而不能结果,仅因其有观赏价值而被栽培。果实的许多
品种,如苹果的一个品种Cox’sOrangePippin,各种桃与樱都不能自身受孕,需要附近有某种其他的品种才能结果。
在解决牵涉两个遗传因子和发育因子的性别决定问题方面,我们已经取得相当的进步。我们前面提到的对男女出生数差不多相等的解释,现在认为是正确的。在人身上和许多动物身上,雌性生殖细胞只具有雌性,而雄性生殖细胞,一半具雄性,一半具雌性。在另外一些动物身上,这种关系反转过来,雌性动物具有两类生殖细胞。决定性别的染色体,在有些情况下,已经在显微镜下认出来了。例如在研究遗传用得很多的果蝇身上,雄细胞里的性别染色体,可以看出有不相等的对数,其中一对是钩状的。
还有人,特别是克鲁(Crew)对性别决定方面的发育因子加以研究,他描述了家禽性别的颠倒。性激素在这里起了一定作用。我们不妨提一提同牡犊孪生而生殖器不完全的牝犊的例子——对这个未生犊的牧牛注射同胎的牡犊的性激素,就可以使它不孕。一种名叫后益(Bonellia)的海生物,其幼虫可以成长为雄性,也可以成为雌性,视它在发育时究竟是依附另一雌体还是依附海底而定。从化学上来说,和病毒一样,它们的染色体是核蛋白所构成的,而染色体内的基因,也象病毒一样,或者是自身生殖或者是劝诱细胞的其余部分生殖它们。
受到基因影响的代谢的确切的化学阶段,在某些例子里,已经明白。例如有人在鼠身上发现一种基因,是导致矮小的原因。矮小的老鼠缺少制造两种垂体激素的细胞,如果注射了这一种激素就能得到正常的发育。蒙克里夫(S.Moncrieff)小姐从生物化学的角度说明了造成花的颜色的35个基因的作用。造成白化病的基因可以使缺乏色素的动物的细胞里缺少色素酶。已经发现若干基因,有一些对机体有害,有一些阻止发育,还有一些造成早夭。例如有些植物就继承了抑制叶绿素形成的基因。
在这方面遗传学与生物化学相互为用。遗传学家帮助生物化学家把代谢的过程分为各种连续的阶段,生物化学家告诉遗传学家是什么基因在起作用。最后也许还能告诉他们这些基因究竟是什么。生物物理学家与生物化学家的职责在于尽量从物理学和化学的角度去描述生命现象,但是也还有许多别的领域,在那里,这些解释至少暂时仍然是不够的。例郊,谢林顿(Sherrington)就说:“在器官的功能起作用以前,身体的各种器官就开始在胚胎里发育。眼睛的复杂结构。在眼睛看东西以前已经形成。感觉与意识也是无法用物理学与化学解释的。”
人们研究生殖时发现受精有两个过程:即卵受刺激与卵和精核的结合。1875年,赫特维希(Oscar
Hertwig)首先描述了这种过程。他观察了海胆的精子进入卵中的情况,看到两个细胞核的并合。刺激有时可以造成单性生殖,生物学家对这一过程进行了不少研究。例如施佩曼(Spemann)就进行了人工双生。如果一个正在发育的卵一分为二,便形成“同样的双生”,如果两个卵同时受精,则形成“兄弟式双生”,即可能与同双亲的两个子女一样,不一定十分相似。
施佩曼为了进行这一研究,使用了显微镜下的外科手术来考察水蜥,因为要在哺乳动物身上进行这样的考察,技术上的困难很大。胚胎上某些特殊部分的几小块组织可以决定发育过程,施佩曼称之为“组织中心”。它们好象包含有可以提供必需刺激的活性化学物质。例如两栖类身上的一个“组织导体”,是一种象性激素,维生素D和某些致癌物质那样的甾醇。
苏黎世的福格特(Vogt)等人考察了胚胎的进一步发育。他将原肠胚染色而观察其着色细胞的变化。至于胚胎的食物供给情况,李约瑟(Needham)在《化学胚胎学》一书里,对已经获得的事实,作了简明扼要的叙述。
第30章