问题

生物学上的概念“性状”特别模糊,对性状的量化特别不明确。什么样算一个性状?标准是什么?

回答
咱们聊聊生物学里的“性状”这个词。

说实话,这玩意儿确实有点像个万花筒,看到的人不一样,转一下里面的颜色就变了。所以你说它“模糊”,一点不假。要我说,“性状”这东西,就像是生物体身上那些看得见摸得着的、或者通过某些方式能感知和衡量出来的“特点”。

但为啥说它量化不明确呢?这就像你在评价一个人的长相,有人说他眼睛大,但有多大?比谁大?这尺度就不一样了。性状也是这样。

啥算一个性状?标准又是啥?

这个问题就像在问“什么是美?”一样,没有一个放之四海而皆准的固定答案。不过,我们可以从几个角度来理解它:

1. 可观察性与可测量性: 这是最基础的要求。一个性状得是我们可以看见的、听见的、闻见的,或者通过一些仪器测量出来的。比如,植物的颜色(绿色、红色)、动物的身高、人的肤色、血液的某种成分含量,这些都算性状。你不能说一个人“很有爱心”,这很难直接量化,除非你定义了“爱心”的某种可测量指标,比如捐款的金额或者帮助他人的次数,那才能算是一个(人为定义的)性状。

2. 遗传性: 在生物学语境下,一个重要的维度是,这个特点是否可以被传递给后代。比如,猫的毛色、花的颜色、人的血型。这些都是由基因决定的,能代代相传。但如果你说一只猫因为在阳光下晒太久导致毛色变浅,这就不算一个遗传性状,它是个后天环境影响的结果。当然,这里又有个细微之处:基因的作用加上环境的相互作用,共同决定了最终的表型(也就是我们看到的性状)。所以,“可遗传性”往往是指基因在其中扮演了主要或关键角色。

3. 表现型(Phenotype) vs. 基因型(Genotype): 这就是性状模糊化和量化难的关键。
基因型 (Genotype) 是指生物体遗传物质的全部信息,也就是它的DNA序列。这部分是相对“固定”的,虽然也会有突变。比如,决定血型的基因A、B、O。
表现型 (Phenotype) 是指由基因型在特定环境下表现出来的各种特征。比如,我们看到的血型是A型、B型、O型、AB型,这才是性状。又比如,一个人的身高,虽然有决定身高的基因,但最终身高还受到营养、疾病等环境因素的影响。所以,同样的基因型在不同的环境下,可能会表现出不同的性状(比如,在优良营养环境下长得高,在缺乏营养环境下长得矮)。反过来,不同的基因型也可能在某个方面表现出相似的性状。
举个例子: 一株豌豆的“花色”。基因型可能是有决定紫花和白花的基因组合。那么表现型就是这株豌豆的花是紫色的还是白色的。这里的“花色”就是一个性状。但如果我们要量化“紫色”,那问题就来了:是深紫还是浅紫?是紫色纯度是多少?这就涉及到色彩的测量,可能需要光谱仪等设备。

4. 定性性状与定量性状:
定性性状 (Qualitative traits):通常是“非此即彼”的,或者有明确的类别区分,难以用数值来精确表示,或者说数值表示的意义不连续。比如,血型(A、B、O、AB)、花的颜色(红、白、粉)、某些疾病的有无。描述这些性状用词语就能区分开。
定量性状 (Quantitative traits):这类性状通常可以用数值来衡量,并且数值是连续变化的,或者有许多等级。它们通常是由多个基因和环境因素共同决定的。比如,身高、体重、产量、跑步速度、作物穗长、叶片大小等。描述这些性状需要测量,比如“身高175厘米”,“体重60公斤”。
关键点来了: 很多时候,我们对“性状”的模糊感,就来自于定性性状在量化时的困难,或者定量性状的测量精度要求。比如,说一个人“眼睛颜色深”,这听起来是个定性描述。但如果我们想把它量化,可以测量瞳孔颜色的RGB值,或者黑色素的含量,这就变成了定量。

那么,如何定义和测量一个性状呢?

这往往取决于研究的目的和所处的学科领域。

遗传学研究中: 关注的是基因如何影响生物体的表现型。在这种情况下,性状的定义会更倾向于那些基因差异明显、且容易区分的特征。比如,孟德尔豌豆实验中的“豌豆粒的形状”(圆形或皱缩)、“豌豆的颜色”(黄色或绿色),这些都是非常清晰的定性性状,方便他研究遗传规律。
进化生物学或生态学中: 可能更关注适应性相关的性状,比如奔跑速度、捕食能力、对某种环境因素的耐受程度。这些性状的量化就非常重要,需要精确的测量方法和标准。比如,测量动物的奔跑速度,需要记录时间和距离,并排除干扰因素。
农业育种中: 会关注产量、抗病性、果实大小、成熟时间等,这些都是非常明确的定量性状,育种家会通过精确测量来选择和改良品种。
医学中: 关注的是与健康相关的性状,比如血压、血糖、胆固醇水平、某种酶的活性等。这些都是高度量化的指标。

所以,总结一下:

“性状”本质上是生物体由其基因型和环境相互作用所表现出来的、可被观察或测量的任何特征。

关于它的“模糊性”和“量化不明确”,主要体现在:

范围太广: 从最基本的形态特征到复杂的生理生化指标,都可以是性状。
表现形式多样: 有些是离散的类别(定性),有些是连续的数值(定量)。
测量难度差异大: 有的肉眼可见,有的需要精密的仪器。
受环境影响的程度不同: 有些性状几乎完全由基因决定,有些则受环境影响很大,使得在不同环境下同一个基因型可能表现出不同甚至相反的性状。

要给性状定标准,其实是“情境化”的:

在具体的研究或应用场景下,研究者会根据自己的需求,对某个特定的性状进行明确的定义和量化标准。比如:

如果研究的是基因A对身高影响,可能会定义“身高”为“出生后20年,站立时头顶到地面的垂直距离”,并规定测量方法、时间点等。
如果研究的是植物对干旱的耐受性,可能会定义“耐旱性”为“在连续X天不浇水的情况下,存活率达到Y%”,这就把一个模糊的概念量化了。

所以,与其说“性状”本身的标准模糊,不如说我们对“性状”的关注点和测量需求,促使我们去为它设定具体、可操作的标准。这个标准不是普适的,而是为特定目的而服务的。它不像数学中的“数字”,它更像是一个需要你去界定清楚的“特征”。

希望这么说能让你觉得更明白一些,别把它想得太“玄乎”,它就是生物体身上的各种“样子”和“表现”,只是我们有时候需要更仔细地去观察和描述它罢了。

网友意见

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性状(Phenotypic trait)是生物的形态、结构、生理生化等特征的总称,通常由遗传因素和环境共同决定,其中古典时期拿来区分不同物种的外在可见的特征称为表型性状,在同一物种之内可视为能容易地观察的、反映等位基因差异的要素;可以遗传给后代的特征称为遗传性状。

不同方面的性状可以简单区分为:

  • 形态性状:形状、身高、尺寸、颜色等
  • 生态性状:行为、生活史、产仔数等
  • 生理性状:体温、血压、环境耐性、适宜温度、适宜湿度、适宜酸碱性、适宜盐度等
  • 分子性状:生化途径、核型、遗传物质配置、基因型、碱基序列、信使RNA、特异性表面抗原等

二十世纪基因学说发展到描述分子生物学基础,性状的遗传因素可归结到特定的等位基因。这分为质的性状与量的性状,前者例如人类的ABO血型这样离散的特征,大多由单个基因决定;后者例如人的身高这样连续变化的特征,大多是复数基因参与的。

外在可见的性状是分子生物学与生物化学过程的产物,通常始于DNA,经RNA传递产出蛋白质,决定特定的结构与机能。因此也可以在生物化学上考察决定特征的单个蛋白质或一系列特定的相关蛋白质。你可以将上述分子生物学基础作为性状的标准。

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