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牛滿江：什么是外基因(Epigene)
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病毒(Virus)中核糖核酸(RNA)是基因(Gene)。
希望這篇報告能幫助讀者在尋求生命現象因果關系時，循序地理解到動植物細胞質中mRNA具有基因的功能，故名外基因(Epigene)。
1997年春英國克隆綿羊多利(DOLLY)發(fā)表后，媒體傳播克隆動物(供細胞核)與克隆的動物(供去核卵細胞)基因相同。美國一位有經濟實力的物理學家，反對政府禁止用國家資助研究單位進行克隆人的實驗，他要用自己的細胞核克隆產生與他一模一樣的兒子，實驗胚胎學者認為這是不可能的。簡單的說，克隆人提供的細胞核，移入提供卵子的人，不是同一個體，假若克隆女人的細胞核，移入同一女人的去核卵內就有可能。為什么?因為細胞質內的物質影響細胞核的表達。舉例說明，雙胞胎有兩種：(1)同性雙胞胎，不論男或女，胎兒完全相同，因為當一個受精卵在發(fā)育過程中，分為兩個個體；(2)異性雙胞胎，由兩個精子進入兩個卵子中而得的胎兒，雖有兩男、兩女或一男一女，但他們完全不同。同樣的道理，母馬與驢父的后代是騾子，母驢與馬父得的后代為驢騾。從上所述，知道卵細胞物質有決定后代形態(tài)的因子。
卵細胞質中有線粒體，其中含脫氧核糖核酸(DNA)，它的功能是提供細胞在新陳代謝時所需要的能源，沒有參入形成器官的功能，到底在受精卵細胞質中是何種物質左右卵在發(fā)育過程中的形態(tài)變化呢?眾所周知，卵子中儲存的有信使核糖核酸(mRNA)及蛋白質，蛋白質是mRNA表達的產物，形態(tài)或生物化學物質，因此所以說，mRNA可能是形成器官的物質。
如何證明卵中儲存著器官形成的mRNA？從實驗胚胎學的觀點，首先根據mRNA翻譯蛋白質的功能，從金魚卵中提取純mRNA(多種)，讓它在實驗管中利用C14標記的此氨基酸合成蛋白(多種)用各器官蛋白質(Antigen)所生產的抗體(Antibody)分別與新合成蛋白混合，產生抗原/抗體的沉淀，沉淀分解后經PAGE分析得到C14標記蛋白，依所用抗體，認出血紅蛋白、肝臟的白蛋白等等。如此證明卵中含有不同翻譯器官蛋白的mRNA。直接證明法：從兔紅血球、鼠肝臟、蛙肌肉等提純mRNA，分別注入金魚受精卵內，等金魚發(fā)育成熟，分析各器官，發(fā)現沒有注射mRNA的各器官沒有改變，只有注射過紅血球mRNA金魚，它的紅血球中變?yōu)榻痿~與兔的雜交型，同樣注射大鼠肝臟mRNA到金魚卵，注射魚肝臟也變?yōu)轸~鼠的雜交型。這兩個實驗表明外源mRNA及內儲mRNA共同參入雜交型，說明mRNA具有基因的功能，故名外基因(Epigene)，因為基因(Gene)在細胞核內。
根據紅血球mRNA及肝臟mRNA在金魚卵內分別具有同源mRNA，我們推論卵內尚有其他的mRNA，比如心、肺、腎、胃及睪丸mRNA等的同源mRNA，每種負責一個器官的形成，因此卵細胞核中DNA(基因)負責個體傳代，細胞質內mRNA(外基因)參與各器官形成。
動植物有性生殖后代，各種特征的表達依該特征的顯性或隱性而定。金魚尾鰭是美麗四葉，鯽/鯉魚尾鰭是二葉叉型。魚類專家曾用人工受精法得到金魚與鯽魚的雜交，后代的尾鰭，是鯽魚雙葉叉型(單尾)，永無金魚優(yōu)美的雙排四葉型(雙尾)。表明鯽魚尾鰭是顯性，金魚尾鰭是隱性。我們從鯽/鯉魚卵提取純mRNA，分別注入金魚受精卵，發(fā)育成魚中的尾型有25～33%是叉型，相反地，用金魚卵mRNA注入鯽/鯉魚受精卵，所發(fā)育的魚尾尾鰭沒有改變。這個實驗證明鯽/鯉卵中形成尾鰭的mRNA是顯性遺傳物質，它能修補金魚隱性遺傳的尾鰭，變成顯性。植物菌類中面包酶(Neuraspora crassa)中，有肌醇(lnosital)需要的突變種(隱性)，從野生面包酶中提取純化DNA及mRNA分別處理突變種，二者都能促使突變種恢復到野生種。它倆功能不同：DNA改變的特征，下代中會消失，恢復突變種，mRNA改變的永遠不變。果蠅有Bicoid基因是形成頭部的物質，無Bicoid的果蠅，卵子發(fā)育出的果蠅缺少頭，若用Bicoid基因轉錄mRNA處理Bicoid-less卵后，它們就恢復產生具有頭部的果蠅。
外基因是卵細胞形成期(Oogenesis)DNA(基因)轉錄各器官mRNA，修補后儲存到細胞質中：受精卵發(fā)育過程中，這些mRNA與基因關系是個爭論的問題，我們提出mRNA轉錄cDNA的可能性。這項提議的焦點(Crux)是金魚卵中有無逆轉錄酶(R.T.)，經幾年的努力，我們提出純化的金魚卵子中的RT；它需要三價鐵的激活，這點是與病毒RT不同點。
眾所周知，去核金魚卵仍能合成蛋白質，線粒體不復制，注射H3標記胸苷到去核卵后，經放射自顯影分析發(fā)現銀顆粒分布全卵內，銀顆粒代表新合成的DNA。注射兔血紅蛋白mRNA到去核卵，2—3小時后，從注射mRNA及不注射卵提純DNA，兩種DNA分別與P32標記兔DNA雜交，結果是注射的出現雜交帶，不注射的無。表明外源兔mRNA受R.T.的催化，轉錄互補cDNA。
去核cDNA經H3-胸苷標記后，注入受精卵，到囊胚初期，注射阻止細胞分裂的秋水仙素，不注射的作為對照，2小時后，再用放射自顯影技術處理，顯微鏡看到未注射細胞核內銀顆粒分布平均，注射細胞核銀顆粒聚集在分裂中期的染色體。如此證明注射的去核卵H3-cDNA插入囊胚期的染色體，在成魚紅血球中表達。注射兔血紅蛋白mRNA到金魚卵，同樣有四分之一的成魚紅血球中含有兔血紅蛋白。
魚卵內儲存不同器官形成mRNA，每個mRNA或它與外來同源mRNA結合，RT催化下轉錄成互補cDNA，cDNA如何插入染色體？它與mRNA修補基因同樣回歸(Homing)染色體，激活/轉錄(mRNA)的基因表達。
哺乳類動物老鼠，切除卵巢后，子宮即退化。隨后注射雌性激素(E)，子宮漸恢復正常形態(tài)。對于E功能的表達，內分泌學者看法不同，根據子宮退化減少蛋白質的含量。為了增加子宮細胞蛋白，從正常老鼠子宮提取純mRNA，注射入已退化的老鼠子宮內，它翻譯蛋白質，修復子宮成正常形態(tài)；對照組注射牛肝臟的mRNA入子宮后，其形態(tài)未變。博士研究生在研究牛肝臟mRNA處理的子宮是否合成白蛋白時，發(fā)現牛肝mRNA處理的含有牛的白蛋白；注射鼠肝mRNA得鼠白蛋白；注入雞肝mRNA得雞的白蛋白等等。所以說各種動物同類器官是同源(mRNA)，但保持品種特征。舉例說明，牛肝mRNA改變退化子宮，使它生產牛白蛋白。若用牛肝mRNA處理鼠腹水腫瘤細胞后，它們獲得產生牛白蛋白的功能，但失去了腫瘤細胞具有分裂快的特征，如此也可以說牛肝mRNA把腫瘤細胞改變?yōu)楦渭毎�。這種現象不限于動物與動物，植物與植物之間。熒光蟲發(fā)光所需要的基因—熒光酶(Luciferase)用來處理草，使草晚間發(fā)光。1994年我們曾經把Lu基因轉錄RNA，注入金魚受精卵中，從發(fā)育的胚胎及幼魚提取蛋白質，其中發(fā)現具有發(fā)光的酶(未發(fā)表)。
總結：上述各種實驗證明mRNA是外基因(Epigene)，它可能受到復雜內在/外界環(huán)境的影響，引起外基因成分的增加/減少，導致基因的改變。Darwin講生存競爭，適者生存。
Lamarck講，用者進，費者退。兩個學說都認為基因可以改變的，外基因功能的機理，為兩學說提供改變基因的可能。
作者：牛滿江，美國著名生物學家
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