对伞藻嫁接实验资料及相关内容的商榷

摘要：对人教版和苏教版《生物必修1·分子与细胞》中的伞藻嫁接实验资料进行了分析探讨，对“细胞核系统的控制中心”这一观点进行了探讨，提出用“细胞核生命信息的主要存储中心”来评价细胞核功能的看法。

关键词：教材；伞藻再生；伞藻嫁接；细胞核

伞藻（Acetabularia）为海生绿藻，是一个巨大的单细胞生物体，高2～7cm，外形上分帽、秆和足3个部分，像一个根、茎、叶俱全的高等植物，其细胞核位于底部的足中。在细胞核功能介绍的教学内容中，江苏凤凰教育出版社出版的《生物必修1·分子与细胞》（2014）和人民教育出版社出版的《生物 必修1·分子与细胞》（2007）（以下简称“苏教版教材”和“人教版教材”）均把伞藻的嫁接实验作为细胞核功能评价的事实依据。但该实验并未完整呈现，会影响学生的认知和情感。另外，生物学是一门科学课程，而科学的核心是求真，科学方法是保证科学理论不断修正和发展，从而逐步走向真理的根本手段。实验现象要是真实的存在；在科学实验中，任何一个实验现象都不能被忽视，更不容随意修改，这是科学的态度。

１伞藻嫁接实验简介

生物学家Joachim Hämmerling（1901-1980）在20世纪30年代，在探讨核质关系的研究中，以伞藻作为实验对象，对不同种的伞藻做了再生及嫁接实验，观察其再生现象。他将一种伞藻的足部（含有细胞核）和另外一种伞藻的柄部进行嫁接，嫁接后的嫁接体，可再生出帽，此帽的形态为两种伞藻帽的混合，再切除这个新生的帽，又可再生出一个新帽，新帽与提供细胞核的伞藻的帽形态相同（图1，图2）。图2表示Ａ秆移接到B足上后，再生成C，C帽形态介于A帽与B帽之间，C移除帽后，生成D，D帽与B帽相同。

图2 伞藻的嫁接实验

Hämmerling对其实验结果的解释：决定帽形态的物质是在细胞核的指导下生成的，这些物质聚集于细胞质中，这是嫁接后再生出的帽介于二者之间的原因，当这些物质消耗完了的时候，再次形成帽的物质是在细胞核的控制下生成。

2 苏教版和人教版教材伞藻嫁接实验分析

2.1 苏教版教材伞藻再生和嫁接实验分析

苏教版教材展示的伞藻再生实验与图１相吻合。但嫁接实验出现了实验现象的修改（图3）：菊花形帽伞藻的柄移植到伞形帽伞藻的足上，再生形成伞形帽。该图显示，嫁接后新形成的帽的形态，与提供核的那个伞藻帽一致。

2.2 人教版教材伞藻嫁接和核移植实验分析

人教版教材没有提供伞藻的再生实验资料，但提供了伞藻的嫁接实验（图4）和核移植实验资料（图5），图４出现的实验现象与苏教版相同。仔细分析人教版提供的这两个资料，从逻辑上看，更趋向于得出“伞藻新帽的形成，是由细胞核决定的”这一结论。其在事实和理念上与Joachim Hämmerling的实验与解释不一致，也与陈阅增先生《普通生物学：生命科学通论》中所述的相关实验内容相背，伞藻的再生能力很强，除了切去一个伞，可再生一个伞之外，其无核的茎也能再生出新伞和假根，甚至可再生出两个新伞（图6）。图6表明，细胞质里存在着形成帽结构的物质，实验现象也与 Hämmerling的理念相吻合。

2.3 教材修改实验现象的原因分析

第一种可能的原因是为了更有利于学生快速得出结论，特意做出的修改。需要指出的是，这种修改与科学精神相背，一个基本的科学常识是：不能为了某个立论，去修改和编造证据。而且，这种修改，很容易使学生忽视了细胞质的存在和作用，忽视细胞核和细胞质密不可分、有机统一的辩证关系。第二种可能的原因是资料引用错误，不知教材引用的资料出自何处，笔者查阅了国内较早的四校合编的大学教材《普通生物学》，发现也有类似的错误。

3 对“细胞核——系统的控制中心”的思考

3.1 观念的形成与技术手段密切相关

在光学显微镜作为主要观察手段的阶段，研究者们最先观察到的是体积较大的真核细胞。从观察结果来看，优先形成了细胞是由细胞膜、细胞质和细胞核３部分组成的理念。我们可以假设一下，如果在细胞中还能看到一个比细胞核更大的细胞器，那可能就会形成细胞是由4个部分组成的观点。在早期研究中，由于认知水平和研究技术的限制，在细胞各组分功能的研究中，对细胞质的关注度最小，所以，很少出现这样的研究报道：没有了细胞质的细胞，会怎么样？随着显微技术的进步和电镜的发明，细胞质中具有一定形态和结构的细胞器才逐步进人研究者的视野。今天，站在整体的角度看，细胞核也是一种细胞器，在高等学校的相关教材中，细胞核被归类为细胞器，“细胞核是细胞内最大的细胞器”。

3.2 对细胞核功能评价的探讨

人教版教材对细胞核的功能评价是“系统的控制中心”。在生命科学的早期发展阶段，由于认识的局限，人们对种种相关实验现象的解释，都倾向于这个观点，并形成了这样的共识：没有细胞核，细胞就不能进行正常的生命活动，也不能存活。随着研究的发展，人们发现，在真核生物中，有些细胞可以没有细胞核，但能存活较长时间，并发挥生理功能，如哺乳动物的红细胞、植物的筛管细胞等。

20世纪80年代初期，在我国生物学家中，就有这样的看法：“虽然实验证明了细胞核在控制细胞的生长、分裂和生物的遗传性状方面具有重要作用，但不能因此而把细胞核看成是细胞的控制中心”，“细胞是一个完整的统一体，细胞核和细胞质之间是相互联系，相互影响的”。30多年过去了，生命科学也在分子水平上得到了更加快速的发展。今天回看这些观点，感觉其更加鲜明。考虑到细胞质遗传现象的存在，用“细胞核是生命信息的主要存储中心”来评价细胞核的功能更为明确和直接。在细胞核里，可进行生命信息的复制（为细胞分裂做准备）和部分读取（转录），而决定信息复制和选择性读取的因素，更多的是来自细胞核外，由核外因素调控。如果用一台计算机来类比细胞，从功能上来看，细胞核与储存了信息的硬盘更为接近。

生命现象的复杂性决定了人们对其认识的艰难性。因此，在学科的发展过程中，产生认识上的偏差是正常现象，这也是要求我们对科学理论保持批判性思维的根本原因之一。

作者及单位：

仇存网、李丑、吴生才　江苏省盐城师范学院海洋与生物工程学院

钱红燕　江苏省盐城中学

崔彬彬　江苏省盐城市明达中学