分子遗传学原理篇1

关键词：遗传学实验；教学改革；生物技术

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）12-0190-02

遗传学（Genetics）是生命科学领域的重点学科之一，遗传学教学实验作为遗传学课程的重要组成部分，不但可以加深培养学生对基本理论的认知和理解，还可以提高观察、分析和解决问题的能力，并影响学生的世界观和正确的思维方法[1]。而近年来高校教育改革的工作重点也不光是要求能够培养学生具有良好的理论知识基础，更重要的是要培养学生具备熟练的实验操作技能，从而提高学生的创新性思维能力和动手能力[2]。

一、实验教学模块和内容的改革

如今遗传学作为发展最迅速的学科之一，不但增加了大量的分子遗传学内容，而且经典遗传学、分子遗传学以及群体遗传学三者相互补充和穿插在一起，因此遗传学实验教学必须不断补充和改革实验教学内容，从而为创新性人才的培养提供有利的平台。遗传学实验教学模块庞大，而学时数有限，还要做到突出模块中的重点和特色，只有通过精选实验内容，综合考虑、合理规划实验模块的构成，才能在有限的教学时间内使学生较全面系统地掌握遗传学实验原理和操作技术。本教研室重新对遗传学实验教学模块进行了科学、合理的制定和分布，主要由基础、综合、创新型三大实验教学模块构成。基础型模块：主要包括了以前染色体操作及经典遗传三大遗传规律实验内容的验证。综合型模块：我们保留了植物多倍体的诱导与鉴定、染色体数目变异及结构变异分析。创新型模块：是分子遗传基础实验，如植物细胞DNA的提取、PCR扩增等。另外我们专门针对实验操作能力强的学生新增了植物遗传转化、质粒的提取等实验，作为平时的开放性综合实验。改革后，不仅保留了以前实验模块中的经典内容，学生还可以从综合型模块的实验中全程参与所有实验内容，让学生从宏观角度上对实验有一个全面的认识和学习。而通过创新模块，利用现代分子遗传学实验技术，不仅拓展了学生眼界，而且加强了学生操作能力和实验范围，最终达到培养创新性人才的实验教学目的。

二、实验教学手段和方法的改革

以前教师在上课前就已经准备好所需的实验材料、试剂、仪器设备，并按部就班地讲解实验目的、原理和方法步骤，然后学生提交一份验证已知的实验结果的实验报告。学生只是死板地为做实验而做实验，一般实验课平均3个学时，在规定时间内完成实验内容比较紧张，因此实验效率不高，如制片实验，在平均30个人的实验课中，只能达到50%的制片合格率，教学效果很不理想，在整个实验教学过程中缺乏主动性，难以激发学生对实验课的兴趣。因此，本教研组提出了以下几点改进措施。

1.要求学生通过查阅相关文献资料对实验目的和原理进行学习和了解，并熟悉基本实验步骤和过程，并交一份预习报告作为实验考核的一部分。这样才能让学生对整个实验有一个全面的了解，保证能达到一个较好的实验效果。

2.组织学生参与实验材料的准备工作。如有丝分裂实验，我们将种子分配给每组进行发根，实验中所需的药品也在教师的指导下让学生自行配置，对根尖的预处理、固定、解离都由各小组自行处理。这样能让学生对整个实验有一个全程的学习，还能提高学生实验动手能力。

3.随着科技迅速的发展，我们可以充分利用计算机网络化和多媒体等教学手段来提高教学效果。课前由教师将诱导和鉴别多倍体的过程完整地拍摄下来放在网上，让学生们在课前预习时观看。这样能大大增强实验效果，提高实验质量。

三、实验教学与科研相结合的改革

教学和科研相结合就在于将科研引入到教学中去，使教学科研化。而实验教学不光单单给学生们传授实验技能和巩固理论知识，更重要的是将理论和实践相结合，培养学生创新意识和提高实践能力[3]。因此我们要将科研渗透到实验教学的各个环节，渗透到学生培养的方方面面。如今大多数高校都有大学生科研项目训练计划（SRTP），而且很多教师自己的科研内容都与分子遗传学方向的研究有密切关系，可以让学生参与到自己的与遗传学相关的科研项目中来，拓展和深化学生所学的专业基础知识。为此，教研组专门针对分子遗传学实验进行了延伸和拓展，给学生一个大的实验方向，通过自己查阅相关文献资料后，提出实验设计，撰写开题报告，经学校专业教师团队审批后才能进行实验。而整个过程中，教师仅起指导和辅助作用，以后实验的各个环节均由学生亲自动手完成。如马铃薯的遗传转化，首先让学生进行马铃薯试管薯的诱导培养，然后将构建好的表达载体提供给学生，让其培养和活化，最后让学生采用农杆菌介导的马铃薯试管薯薄片转化法进行遗传转化。通过这种以科研项目来扩展遗传学实验教学内容的方式，不但可以丰富遗传学实验教学内容，深化学生所学的遗传学知识，而且能够提高学生实验操作技能和综合分析问题和解决问题的能力，为将来独立完成科学研究打下基础。

四、实验教学考核方法的改革

以前实验课程的成绩光以实验报告的质量来评定给分，导致部分学生出现抄袭实验报告、伪造实验结果的现象，而有些学生虽然能够认真完成实验，但由于字迹潦草等因素，未能取得好成绩，不能客观、公正地反映出学生的真实的实验水平和操作能力，其可信度大大降低，影响学生实验的积极性和主动性，不能树立学生严谨的科学态度。因此，我们首先要求学生对实验方法和步骤进行简要阐述，然后在实验过程中教师会对每个学生的实验操作水平和发现问题时的分析和解决能力进行综合评分，最后要求学生对实验结果进行科学的分析和解释，如果实验失败也要写出相应的原因，并分析失败的实验步骤和心得体会，同时，坚决杜绝学生修改实验结果、弄虚作假等行为。整个实验考核包括实验预习报告（30%）、实验操作能力（20%）、实验报告主体（20%）、实验结果分析（30%）。总之，制定科学合理的实验考核评价体系，兼顾实验课教学中的每一个环节，这样才能全面、客观地考核学生的实验操作能力、设计创新能力、综合分析能力以及实验报告的撰写质量。

如今专门针对生物技术专业的具有本专业特色的遗传学实验体系尚未成熟，因此为了提高学生的专业技能和培养具有专业特色的高素质人才，本教研室通过现有实验室资源，充分调动学生的主观能动性，对生物技术专业遗传学实验教学中存在的问题进行了探索，对原有的实验教学体系进行积极的改革，建立了新的实验教学体系，并取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]朱玉贤.现代分子生物学（第2版）[M].北京：农业出版社，2002.

分子遗传学原理篇2

关键词：生物变异；遗传物质；环境因素

一、教材分析

本节课选自《生物学》八年级下册第七单元《生物圈中的生命的延续和发展》第二章《生物的遗传和变异》的第五节内容。本课依据“面向全体学生，提高生物科学素养，倡导探究性学习”的课程理念，探索学生在教师的引导下进行自主学习、合作学习和探究活动。提升学生在课堂上的主体地位，使课堂成为知识产生和建构的场所，是学生“做中学”的乐园，使学生真正成为学习的主人，使科学探究真正成为学生学习科学的学习方式，从而提高课堂教学质量，培养学生自主探究、合作学习的习惯。

二、教学目标

1.知识目标

理解可遗传的变异和不可遗传的变异，掌握引起两种变异的原因；说出遗传变异在育种中的应用；知道生物的性状既受遗传物质的控制，又受环境因素的影响。

2.能力目标

通过探究花生果实大小的变异，提高处理和分析数据的能力。

3.情感、态度与价值观目标

通过科学探究让学生体会到得出结论的成就感，培养学生热爱科学的兴趣。

三、教学过程

1.导入新课

视频导入：彩色花生。

设疑：彩色花生不仅外观漂亮、风味独特，而且比普通花生更营养。同学们想知道他们是怎么培育出来的吗？我们一起在今天的学习中寻找答案。

设计意图：古罗马教育学家普罗塔克说：“学生不是一个需要填满的罐子，而是一颗需要点燃的火种。”通过“彩色花生”的视频，导入新课，激发学生探究学习的兴趣。

2.探究――花生果实大小的变异

设疑：老师给每个小组准备了两盒花生，请观察两个盒子里的花生有哪些不同？花生果实存在着各种各样的差异，这属于哪种生物现象呢？花生果实大小不同的原因是什么呢？请同学们提出自己的观点。学生：测量整理数据画折线图。（两人测量大花生、一人记录，两人测量小花生、一人记录，数据共用、讨论交流。）

O疑：（1）小花生果实长度的最小值和最大值分别是多少？

（2）大花生果实长度的最小值和最大值分别是多少？（3）我们怎么比较小花生果实和大花生果实长度的差别呢？（4）分析并描述两种花生果实大小的折线图。（大花生里都是较大的花生吗？小花生里都是较小的花生吗？）（5）不同品种的花生果实大小不同，表现出性状上的差异是什么原因造成的？（6）同一品种的花生果实大小不同，表现出性状上的差异是什么原因造成的？结论：生物的性状既受遗传物质的控制，又受环境因素的影响。

设计意图：通过观察花生的特点，描述不同花生的区别，猜测引起花生不同的原因。

3.生物变异的类型

设疑：既然遗传物质改变和环境影响都能引起变异，分别有什么特点呢？已知花生果实的大小为一对相对性状，果实大（A），相对果实小（a）为显性。

设疑：请根据大花生的两种变异情况，总结生物变异的特点？总结可遗传变异和不可遗传变异的原因和特点。

设计意图：体现学生的主体地位，调动学生的积极性。既提高了学生的自主学习能力，又培养了学生分析问题的能力。

4.遗传变异育种

爱动脑，勤思考的孩子运气不会太差。老师准备了神秘大礼，有请几位幸运儿来为大家揭秘。设疑：这些花生的种皮是什么颜色？你以前吃过这种花生吗？与你之前吃的花生有什么不同吗？结合可遗传变异的知识和资料，总结彩色花生的培育方法。总结：遗传变异育种包括诱变育种、杂交育种、人工选择育种。

设计意图：“教者有心，学者得益。”教学的一个根本目的是要求学生学会独立思考、学会创新。通过品尝、揭秘彩色花生的原因，有助于发展学生的智能和创造性才能。

5.学以致用

设疑：从低等的单细胞生物到高等的动物、植物都有变异现象，可见，生物的变异现象具有什么特点？谈谈你对生物变异的认识和看法。

设计意图：生物的遗传变异不仅可以培育新品种，还能为疾病的新疗法提供平台。希望同学们学会从生物学的视角去解读多姿多彩的生物世界。

分子遗传学原理篇3

关键词：生物复习教学问题讨论式教学法专题复习主要遗传物质

DNA是主要遗传物质这一节，重点内容是实验部分，并且实验内容较复杂，考查学生对生物遗传物质的认识水平，对几个经典实验的实验方法、原理、设计思路及实验结果的分析等问题的掌握水平。下面我结合自己的实际教学经验谈谈复习方法。

一、有效复习的前提

（一）自习研读考纲

纵观历年高考，DNA是遗传物质的证据的经典实验是热门考点之一，是制约中等水平考生再上台阶的重要因素，2013年江苏高考考试说明：人类对遗传物质的探索过程，等级要求C（在理解所列知识的基础上，能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价）。

（二）深入钻研教材

“DNA是主要的遗传物质”是教材中的一个经典实验，而经典实验是科学家精心思考、巧妙设计、反复实践，经后人多次重复证明是正确的最具代表性的实验，经典实验常常与生物学发展史密切联系，是学生掌握生物实验方法的重要途径。如果老师只用多媒体课件演示实验过程，那么学生听课的兴趣就不会高，复习效果就会很差。如果将这些经典问题化，则不但可以提高学生的自主学习能力，还可以提高综合能力。

（三）理性分析重难点

肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌的实验是证明DNA是遗传物质的经典实验，此两个经典实验是本节课的重点。

由于课文中噬菌体侵染细菌的实验是将一组实验的结果合并在一起介绍的，并没有侧重于介绍实验过程、原理及科学结论是如何得出的详细过程，因此很容易造成学生只知其然而不知其所以然，不利于学生掌握有关知识，也不利于对学生进行科学素质教育和能力培养。

（四）认真考察学情

尽管学生已学过这部分内容，但学生对于科学发现过程中，科学方法的选择，科学思维的形成，以及科学实验的设计等方面的能力仍需训练和提高。同位素标记法在必修一的光合作用实验中已有涉及，但在本节教学中，同样要用到同位素标记法，但用什么标记，怎样标记，学生仍然不是很清楚。由于时间跨度很大，学生对其中的内容早已记不清楚甚至已忘记。

二、问题讨论式教学法

（一）精心准备教学案

教学案能把教师的教案，学生的预习、练习、笔记、评价等通过一种载体进行优化组合，使教师从单兵作战和重复劳动中解放出来。加强师生互动，活跃课堂气氛，在整个教学过程中凸显学生的主体地位和教师的主导地位。

学案设计的原则，我认为，一是不要太简单、太详细，这样不能给学生很大的思考空间和余地；二是不要太深奥、太复杂，让学生摸不着头脑，看不明白老师要表达的意思，无法发挥教学案提前预习的作用。

（二）高效组织教学

复习课的主要目的是把本节内容的重点和难点讲清楚，扫除盲点，使学生形成知识网络，设法让学生动起来，主动学习，有目的地学习。复习模式如下：高考真题演练—考点总结—问题构建—突破重点和难点（典型例题检测）—形成知识网络—课后检测与落实。

1.真题演练

在正式复习之前的几分钟（建议5分钟左右），让学生做最近几年的高考真题，目的是让学生了解高考考点内容，正确把握高考的方向，出题的特点、难度。

2.考点总结

最近5年江苏高考连续考了《DNA是主要遗传物质》这一节的内容，2013、2012、2011年高考侧重实验的过程理解和掌握，2010、2009年高考侧重于遗传物质特点和分布的分析。通过分析，学生能够理解高考的动态、考点的分布，明确复习的目的，增强复习动力。

3.问题构建

本节课，如果教师运用这些经典实验素材设计一系列问题，指导学生进行自主探究或合作探究，在总结归纳过程中对一些难解问题集中进行讲解，就会收到事半功倍的复习效果。

（1）肺炎双球菌的转化实验

体内转化实验：格里菲思

实验过程：多媒体重温格里菲思实验，提出问题，学生分组讨论：

①为什么S型肺炎双球菌可以老鼠患病死亡而R型细菌则不能？

②R活菌+加热杀死的S型球菌混合培养后，注射到小鼠体内，在死亡的小鼠体内能找到哪几种球菌？

③为什么加热杀死的S型球菌还能使R型球菌转化为S型球菌？

④S型球菌能转化成R型球菌吗？

⑤转化的本质是什么？属于可遗传变异的哪种来源？

⑥本实验的转化因子究竟是什么？格里菲斯有没有得出来什么是转化因子？你应如何设计实验？

分组讨论，每小组选派一名学生总结，老师进行补充归纳总结：

①R型和S型肺炎双球菌的区别是前者没有荚膜，后者有。荚膜具有保护作用，能抵抗吞噬作用和体液中杀菌物质，不易被杀死而在小鼠易存活或繁殖，所以S型细菌能使小鼠染病死亡而R型细菌不能。

②R型和S型。

③高温对DNA来说只是其氢键断裂，双键解开，当温度降至65℃以下，氢键又会重新生成，DNA双链重新恢复，这个过程是可逆的，所以此DNA仍具有遗传功能（学生可回忆PCR技术），这与蛋白质在高温下变性失活不同，蛋白质变性是不可逆的。

④可以，在培养时荚膜丢失。

⑤加热杀死的S型细菌的DNA其控制荚膜形成的基因在后继的培养过程中，被一些R型细菌摄取，通过同源重组的方式整合进入R型的DNA中，使R型细菌转化为S型细菌，这种转化的原理属于可遗传变异中的基因重组。

⑥由以上分析，转化因子应该是DNA，但由于当时科学水平的限制，格里菲斯只知道加热杀死的S型细菌中存在某些转化因子，具体是什么并不清楚，把S型细菌进行离心分离出DNA、RNA、蛋白质、多糖等物质，分别与R型活菌混合培养，观察结果。

体外转化实验：艾弗里

①艾弗里等人实验成功的关键是什么？整个实验设计遵循什么原则？

②实验过程中为什么再增加一个用DNA酶处理的对照实验？

③通过此实验得到什么结论？

④艾弗里等人实验的不足之处是什么？（做铺垫：以此引出噬菌体侵染细菌的实验）

学生看书讨论后，每小组选派一名学生总结，老师进行补充归纳总结：

①艾弗里等人成功的关键是，设法把蛋白质和DNA分开，单独分析，这遵循了设计实验的控制单一变量的原则。

②在加入加热杀死的S型细菌的DNA同时加入了DNA酶，其结果没有出现S型，这不仅说明了促使细菌转化的物质确实是DNA，而且起到了条件对照作用，使实验更严密，更有说服力。

③本实验得出：DNA是转化因子，蛋白质不是。

④艾弗里等人，虽然设法把DNA和蛋白质分开来了，但实验中提取出来的DNA，纯度最高时还有0.02%的蛋白质，这也可能是转化因子，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。要想实验更具有说服力，必须将DNA和蛋白质完全分开。

（2）噬菌体侵染细菌的实验

提出问题，学生分组讨论：

①什么是噬菌体？什么是T2噬菌体？它有什么特点？

②采用什么方法把DNA和蛋白质分开来，依据的原理是什么？

③如何标记T2噬菌体？能否把T2噬菌体直接放在含有同位素的培养液中培养进行标记？

④用搅拌器搅拌、离心的目的分别是什么？

⑤噬菌体的DNA进入细菌体内复制自身的DNA时需要的模板、原料分别是什么？合成自己的蛋白质外壳时需要哪些材料？所需酶、能量、原料、场所由谁提供？

⑥以■S标记噬菌体侵染细菌时，沉淀物具有很低放射性的原因是什么？以■P标记噬菌体侵染染细菌时，上清液具有很低放射性的原因是什么？

⑦本实验得出什么结论？有何不足之处？

⑧如何设计实验，才能使实验更有说服力？

归纳总结：

①专门寄生在细菌体内的病毒叫噬菌体，而专门寄生在大肠杆菌体内的病毒叫T2噬菌体，它只能寄生在活细胞内，离开活细胞不能生活。

②同位素标记法，S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素■P和■S分别标记DNA和蛋白质，直接单独观察它们的作用。

③噬菌体+含■S的细菌含■S的噬菌体（标记蛋白质）

噬菌体+含■P的细菌含■P的噬菌体（标记DNA）

④搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。

⑤噬菌体进入细菌后进行DNA的复制、蛋白质的合成及组装，其复制的模板是其自己DNA的两条链，蛋白质合成的原料氨基酸、所需要的酶、能量都是由宿主细胞提供的。

⑥可能由于搅拌不充分，有少量■S标记的噬菌体蛋白质外壳由于没有和大肠杆菌分离，离心后随细菌一起到沉淀物中，使沉淀物存在少量的放射性；■P标记噬菌体去侵染大肠杆菌，上清液有放射性的原因是：一是保温时间过短，有一部噬菌体没有侵染到细菌体内，离心后到上清液；二是保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内大量增殖，细菌裂解，带有放射性的子代噬菌体，经离心分布于上清液，从而使上清液分布放射性。

⑦本实验只能证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质只在细菌外面。

⑧要证明蛋白质不是遗传物质，应在加一组实验，把噬菌体的蛋白质分离出来后，注射到细菌体内，观察是否有子代产生。如果没有，就能证明蛋白质不是遗传物质。

（3）DNA是主要遗传物质

提出问题，学生分组讨论：

①肺炎双球菌实验和噬菌体侵染细菌的实验都能说明DNA是遗传物质，能不能说明它是主要的遗传物质？

②如何证明RNA是遗传物质？

③为什么说DNA是主要遗传物质？

归纳总结：

①不能，上述两个经典实验不能证明除DNA是遗传物质外，还有其他物质是遗传物质。

②过程及结果：

结论：RNA是遗传物质。

③现代生物学已经用大量的实验证明：DNA存在于绝大多数生物的体内，是这些生物的遗传物质，而且和RNA相比，在遗传中起决定性作用。因此，我们才能得出“DNA是主要的遗传物质”的结论。

④所有有细胞结构的生物遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或是RNA。

三、形成知识网络

四、课后反思

（一）教师创设问题情境，让学生都能参与到学习中，主动学习，这是提高课堂教学质量的关键。

（二）每年高考生物试卷中，实验题都占有一定的分量，很多学生都感到棘手，失分率比较高，因此要培养学生实验设计能力和科学研究能力，必须在每节课的教学实践中贯彻。

（三）复习课重在夯实学生基础知识，重在突破难点、疑点，构成知识网络。

（四）课堂高考真题演练，既能提高学生学习关注度，又能让学生体会到高考真题的魅力和内涵。

参考文献：

[1]陶文娟.遗传的分子基础专题复习设计.生物学教学2009年（第34卷）第三期.

分子遗传学原理篇4

1.从基因表达的原理去看蛋白质形成过程中的氨基和羧基脱水缩合问题

疑难问题（细胞分子）：蛋白质作为生物大分子，其基本结构单位为氨基酸，氨基酸之间可以通过相邻氨基和羧基的脱水缩合反应成肽进而形成蛋白质。学生在学习中通常会产生两个比较棘手的问题。①自然界中的氨基酸远不止20种，但为什么氨基酸结构中却要求构建蛋白质的氨基酸必须至少要有一个氨基和一个羧基并连接在同一个碳原子上？②氨基酸的R基团中也可以含有氨基或羧基，但为什么这里的氨基和羧基不参与脱水缩合？

知识内化（基因表达）：基因通过转绿和翻译控制着蛋白质的合成。在翻译阶段，mRNA通过tRNA的协作实现特定氨基酸序列的线性控制。试想，如果氨基酸分子结构中找不到连接在同一个碳原子上的氨基和羧基，翻译出的肽链将失去其线性主链结构；而R基团上的氨基和羧基也参与脱水缩合，那么一个氨基酸就有可能结合多个氨基酸，mRNA将无法保证肽链形成中的氨基酸准确定位，特定的遗传物质（基因）最终就会控制合成不特定的蛋白质。

2.从细胞分裂中染色体平均分配机制去看染色体数目变异问题

疑难问题1（有丝分裂）：纺锤体是细胞有丝分裂的重要细胞分裂器。其纺锤丝可牵引染色体向细胞两极定向移动，分裂中期着丝点分裂，姐妹染色单体分离，从而实现染色体平均分配。那么，对于这里着丝点的分裂，学生总是习惯性的认为是由纺锤丝拉开的，真是这样吗？

疑难问题2（染色体变异）：对于三大可遗传变异，基因突变和基因重组的原理课本上都有很到位的介绍，而对于染色体数目变异，特别是个别增减的变异机制，学生通常很模糊，这类变异究竟是如何发生的呢？

知识内化（相互整合）：一定浓度的秋水仙素或低温诱导，可以有效抑制细胞有丝分裂中纺锤体的形成，从而导致染色体数目成倍增加，由此即可推断着丝点的分裂不可能是由纺锤丝拉开的。而如果纺锤体在牵引染色体时出现紊乱，譬如有一条染色体在着丝点分裂之前还没有到达赤道板位置，那么这两条姐妹染色单体是否就有机会被分到细胞的一极呢？3从基因突变的本质去看等位基因为何等位存在问题

疑难问题（遗传）：位于一对同源染色体的同一位置上、控制相对性状的基因被称之为等位基因。概念中，学生对于等位基因控制相对性状这一功能比较好理解，因为这是孟德尔在假说演绎时所规定的，但对于“等位”存在，却很迷惑，真核生物细胞核中的等位基因为什么会等位存在呢？

知识回扣（变异）：基因突变产生等位基因。不妨这样假设：在真核细胞中染色体上的基因还没有发生突变时，每对同源染色体上的基因是相同的，也就是说，这两条同源染色体上的DNA序列是完全相同的，其中的基因自然也就等位存在了；当某条染色体上的某个基因发生基因突变（如A突变为a）时，这个突变的新基因（a）相对于另一条同源染色体上原有基因（A），就构成了等位基因，而它们所控制的两种不同的性状也就成了相对性状。由此可见，等位基因“等位”存在的事实是由基因突变这一可遗传变异根本来源所决定的，突变前的基因已经“等位”存在，突变后只是改变了其中一个基因的功能，使他们变成了控制一对相对性状的等位基因，且二者通常会具备一定的显隐性关系。

4.从染色体组的内涵去看减数分裂为何存在同源染色体分离问题

疑难问题（遗传）：减数分裂中，同源染色体的分离是实现染色体减半的重要机制。那么，进行减数分裂的性原细胞为什么一定要选择同源染色体分离这种减半方式呢？

知识回扣（变异）：从染色体组的内涵可以看出，一个染色体组包含了该物种每一种同源染色体中的一条，基本含盖了该物种的一整套遗传信息。以二倍体为例，其体细胞和性原细胞中都含有两个染色体组，那么减数分裂中细胞选择同源染色体分离，其实质就是同源的两个染色体组的分离，而减数分裂有的联会（即同源识别机制）会使得同源的两个染色体组的分离变得较为容易，这样不仅可以保证染色体数目减半的有效实现，而且还可以将遗传物质的传递损失降到了最低程度。设想生物在进化过程中出现同源染色体组合也许就是为了有性生殖的这一需要。5从测交的原理和功能去看性染色体上成单基因的遗传效应问题

疑难问题（伴性遗传）：从基因型上看，AA和aa为纯合，Aa为杂合，那么XAY和XaY是纯合还是杂合呢？

知识回扣（分离定律）：XAy和Xay从染色体类型角度都叫性杂合子。但从基因型的角度，由于基因成单，称其为纯合子或杂合子都不合适。但如果利用孟德尔测交鉴定纯、杂合子的原理和功能，将它们分别与XaXa杂交，则：XAY其后代有性状分离，而Xay其后代无性状分离。因此，从控制性状遗传上来说，XAY和XAYa相同，即具备杂合子遗传效应；而XAY和XaYa相同，即具备纯合子遗传效应。由此，在实际常规遗传问题分析中，通常就可以给Y染色体上虚拟一个a基因，有时会显得很方便。

6.从基因工程相关技术环节去看肺炎双球菌转化实验中的转化问题

分子遗传学原理篇5

【关键词】系统论；基因与遗传；基因治疗

Regardsbetweenthegeneandthehereditycausesandeffectsrelationwiththesystemtheoryviewpoint

HUJing-yi

【Abstract】in1937theAmericannationalityAustriabiologistbrightPhilippinesproposedthegeneralsystemtheoryprinciple.Inthesystemeachessentialfactorallisinthecertainposition，isplayingthespecificrole.Inontogenesis，geneaccordingtocertainwhen，thespatialorderhavethechoiceexpression.Thegeneiscomposesthechromosomethehereditaryunit，andtheproofgenemakesthelinespreadinthechromosome.Thecertaingeneunderthecertaincondition，iscontrollingthecertainmetabolismprocess，thusmanifestsinthecertainhereditycharacteristicandinthecharacteristicperformanceThegenealsopassablesuddenchangehaschanged.Alongwiththehumangenespectrumgraduallyexpounded，thegeneticengineeringtechnologyfulldevelopment，thegenetreatmentverypossiblytreatsattheclinicaldiseasehastherevolutionarychange，thisneedstheresearcherinthepractice，withnaturaldiagnosticmethodsystemtheorytheory，guidingideology，developmentresearchmentality，thussolvesthissinglelayerbigdifficultproblem.

【Keyword】systemtheory；Geneandheredity；Genetreatment

系统论是21世纪以来科学技术、文化和社会发展的自然亦必然的思维趋向，是比知识更有力量的一种客观存在，它是一种新的思维方式，是当代人认识对象的工具和手段。西沃尔-赖特在1929年写到：一个群体中“单个基因的选择系数(即基因的适合度)，一定受到这个群体整个基因频率系统的影响[2]”。本文从系统论观点来分析基因与遗传之间的因果联系以及基因在临床上的应用。

1系统论相关论点

1937年贝塔朗菲提出了一般系统论原理，使人类的思维方式发生了深刻变化。以往研究问题人们总是把事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素来，然后再以部分的性质去说明复杂事物。这种方法的着眼点在局部或要素，遵循的是单项因果决定论，它不能如实地说明事物的整体性，不能反映事物之间的联系和相互作用，它只适应认识较为简单的事物，在人类面临许多规模巨大、关系复杂、参数众多的复杂问题时，就显得无能为力了。系统中各要素不是孤立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位置上，起着特定的作用[3]。系统科学方法是认识、调控、改造复杂系统的有效途径，为人们提供了制定系统最佳方案以实行优化组合和优化管理的手段，为人们提供了新的思维模式，倡导从整体上进行思维。

2基因与遗传

20世纪20年代，摩尔根学派在孟德尔的豌豆杂交试验的基础上，开展了遗传规律的研究，建立了以基因学说为基础理论的细胞遗传学，肯定了基因是遗传的基本单位，存在于细胞的染色体上。到30年代，知道染色体结构和数目的变化会影响到遗传，知道一个基因可以突变成若干等位基因。到了40年代，遗传学有了两个重要的进展或突破：一是初步发现去氧核糖核酸简称DNA，是遗传物质；一是提出了一个基因一种酶的原理。直到50年代，建立了分子遗传学，解决了有关遗传的若干重大问题。DNA和另一类核酸即核糖核酸(RNA)都是由核苷酸所组成的多聚体，是大分子。核苷酸的主要特点存在于所含的有机碱，即两种嘌呤和两种嘧啶。

1953年，形成双螺旋的分子结构。根据DNA中碱基互补的原理，一个DNA分子可以成为内容一致的两个DNA分子。蛋白质是由氨基酸所组成的多聚体，是大分子。组成蛋白质的可以是一条多肽链或几条多肽链。多肽链就是由若干氨基酸前后连接而成的分子。蛋白质的合成就是遗传信息从遗传物质流入蛋白质的过程。这包括两个步骤：一是转录，一是翻译。由于组成DNA和RNA的零件都是核苷酸，所以遗传信息从DNA流入RNA叫做转录。由于蛋白质是由另一种另件(氨基酸)组成的，所以遗传信息从RNA流入蛋白质叫做翻译。这里的RNA叫做信使RNA，意思是说，它是基因遗传信息的使者。在分析蛋白质分子的合成中也查明了各氨基酸的遗传密码，于是建立了遗传密码理论。遗传信息都是由遗传密码组成。每一个遗传密码都由三个碱基组成，氨基酸不同，其遗传密码就不同。

从70年代开始，分子遗传学的进一步发展，诞生了基因重组技术，即生物基因工程，它开创了改造生物和创造生物的新时期。

3用系统论的观点来看待基因与遗传的因果联系

系统科学可以把一个原子看作系统，它也可以把器官、生物机体、家庭、社区、国家、经济以至生态看作系统。生物体是由细胞构成的多层次的复杂系统。尽管在细胞和分子水平对发育的分析已取得长期的进展，但个体发育仍不能从分子水平和细胞水平的分析得到全部解释。个体发育中，基因按一定的时、空次序有选择地表达。这首先表现在细胞表面形态调节分子的变化，从而导致胚层分离、形态速成运动和组织发育等细胞的集体行为。

我们可以从两方面来考虑环境对基因的自上而下的约束与引导作用。其一，我们知道环境的改变会迫使生物个体和种群尽可能调节自身以适应环境的变化。显然生物体为适应环境变化而做的调节又必定会引起生物体内生物化学、生物磁电等的变化。在生物史上地球环境的巨变是造成大量新物种产生的直接原因。我们可以设想，基因有向缓解环境对生物压力的方向突变的趋势，如果这一假说成立的话，显然就会使来自上层变化的信息产生对下层生物体基因变异的自上而下的约束与引导作用。其二，我们知道基因的复杂结构具有巨大的信息存储能力。生物体的基因中记录了该生命体全部历史的重要信息。

4基因治疗的前景

随着对基因治疗研究的深入，我们不能忽视子系统的系统性和整体性，不能用局限的、部分的、单一的观点来以偏概全。事实上，人体的复杂性程度，各个系统的相关性、相互作用及相互制约程度，远不是我们所能完全解释得了的，只有在系统环境中解决这些难题，才会有实用价值和临床价值。这就需要研究人员在实践中，用自然辩证法系统论理论，来指导思想，拓展研究思路，从而解决这一重大难题。

参考文献

[1]范怊.系统论整体观在医学科学中的地位[J].科技情报开发与经济.2000，(11)1：10

[2]欧文・拉兹洛.系统哲学引论[M].钱兆华，熊继宁，刘俊生译.北京：商务印书馆，1998.116

分子遗传学原理篇6

关键词：遗传算法；易算算法；数术记遗；历法推步术；内算；外算

Calculationingeneticsandthatinimage-numberschoolofYi

LIShu-qing

(EarthquakePublishingHouse，Beijing100081，China)

Abstract:ThepaperatfirstpointedoutthattheideologybasingonhumanlifeandemphasizinglifedevelopmentinIChinglearningisconsistentwiththespiritoftherisingwesterngeneticscalculationmethods.Secondly，thepaperintroducedlateexpertinscientificIChinglearning，Mr.PANYu-ting'sunderstandingongeneticcode，andthenintroducedthecontentandstructureofthewesterngeneticcalculation，regardingDNA-in-itselfasthehardwareforcalculation，thenumbersinYithesoftware.Atlast，thepapermadeacontrastbetweentheimage-numberthinkingofIChinglearningandthatofgeneticcalculation，andputforwardtheconceptofspaceillustratedbythe8tri-grams.

Keywords:geneticcalculation;calculationbyYinumbers;calculationincalendar;internalcalendar;externalcalculation

一、引

言

从伏羲画卦到《连山》易的出现，即有象的观念，数已开始萌芽，数与筮联系即有筮数，主要用于占卜。春秋时期，“象”和“数”同时出现在《管子·七法》篇中：“则，象，法，化，决塞，心术，计数。”但象数在春秋初期仍是两个松散联系的概念。到春秋末期，象与数的概念联系比较密切，在《周易·系辞传》中提到“极数定象”，已初步出现象数理论。这时，《系辞传》中只初步论及象数的内在联系，并未详细谈到象数理论的程序。孔子在教书时六艺教学大纲“礼乐射御书数”中的数，是当时日常用的实用数。到孟子时代，即到战国末期，象数理论乃大备，历法推步术也成熟。当时的不少学者会推步术，而星命学为孟、荀二位大儒所不齿。孟子所说的“苟求其故，千岁之日至可坐而致也”，是谈的历法推步术；荀子说：“善为易者不占”。这时，在古算经算法和历法推步术之外，已有经典术数如“三式”等的出现和应用。这两类数的算法，在后汉徐岳《数术记遗》中有提要式的概括总结。对其中提出的14种算法，没有明确指出何者为历法推步术算法，何者为术数算法程序。亦可能是综合的、浑元一体的算法程序。总的看来，有数必有算，有算必有法。形成古算经算法和术数算法是很自然的。在古代可能有互补的趋势。《周易》大衍之数很可能与古六历所用的算法程序有关。唐代张遂的大衍历以及宋秦九韶《数书九章》均涉及大衍算法，而秦汉时期的《九章数学》中则对大衍算法避而不谈。这可能是由于古代大儒亦是视大衍之数带有神秘内容，不敢与正规的应用数学算法相提并论。实际上，大衍之数只是一种现代所说的“不定分析”而已!阮元论曰：“推步之法至大衍备矣，……后来算造者未能及也。然推本易象，终为傅合，昔人谓一行窜入于《易》以眩众，是乃千古定论也”。［1］由此可知，就算法而论，推步术自为推步术，数术自为数术，各成系统，不相涉也。然而，这并不意味着数术算法程序中无合理内容。英人李约瑟常提到术数“内算”很有用。［2］但未作深入探究。宋秦九韶《数书九章》序中论内外算，涉及经典术数三式，其论颇正：“今数术之书尚三十余家，天象历度，谓之缀术。太乙壬甲谓之三式，皆曰内算，言其秘也。九章所载即周官九数，系于方圆者为镚术，皆曰外算，对内而言也。其用相通，不可歧二”。［3］以上所论均涉及数字信息。

21世纪已成为信息时代，信息与象数息息相通。故《系辞传》象数思维应当在今后大放光芒，与西方计算机文化成就携手并进，逐渐融汇成一体。《周易·系辞传》“天地之大德曰生”，“生生之谓《易》”，强调生命演化思想；卦爻的设置上采取乾坤六子的形式，这都与西方新近兴起的遗传算法的精神与具体计算步骤内容相近。

二、遗传密码与象数

近些年来，国内外对于科学易感兴趣的学者，无不重视生物遗传密码的研究成果，并展开《周易》象数与遗传密码细部结构对比的探讨。这方面，尤以已故著名科学易学家潘雨廷教授的研究具有代表性。潘先生博古通今，既深钻过象数理论，又熟悉分子生物学和遗传密码的生物化学含义，他在“科学易”一文中以DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）为例，来考察其分子结构的变化情况，及其化学键的“象数”。［4］讨论结果如下表所示（暂略）：

为了使读者深入理解象数与生物遗传学及遗传密码的对应关系，有必要将有关科学名词加以扼要的解释：

1、遗传密码：DNA（脱氧核糖核酸）中核苷酸顺序和蛋白质中的氨基酸顺序之间的关系称为遗传密码。遗传密码是由碱基的三联体（相当于《易经》八卦的三爻），可在DNA分子上顺序读出，且互不重迭）。DNA是一切生命形式的普遍遗传物质。DNA有四种不同的碱基：两种嘌呤，即腺嘌呤和鸟嘌呤，以及两种嘧啶，即胸腺嘧啶和胞嘧啶。DNA的结构呈双螺旋结构形式。

由三联体密码重迭，可形成与六十四卦相对应的符号系统。这并非出自偶然，而是自然物的发生和演化合乎易数的自组织作用造成的。潘雨廷教授在《周易纵横录》论文中已作了详细的象数论述，可以参看。

2、核苷酸：上述四种碱基之一与脱氧核糖结合，叫作核苷。核苷的磷酸酯衍生物称之为核苷酸。DNA分子是由核苷酸构成的，许多单元接在一起就形成了多核苷酸长链。

3、核糖核酸（RNA）：RNA和DNA一样，都是长链分子，亦是由重复的核苷酸单元组成。RNA的构成单元有两点与DNA不同。首先，RNA的糖组分不是脱氧核糖，而是核糖。其次，四种碱基中虽然有三种，即腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶，在RNA和DNA中都一样。但第四种，即胸腺嘧啶，在RNA中为尿嘧啶所代替，它少了一个甲基。在三种RNA类型的一种类型中，还偶尔出现别的碱基。

4、信使核糖核酸（mRNA）：〖HTSS〗mRNA在把密码翻译成专一性蛋白质时起模板作用，并且能把遗传密码的信息从细胞核的DNA运送到细胞质，以便促进合成蛋白质的作用。携带着所需要的信息，以决定一个蛋白质分子的整个多肽链的mRNA的长度，称为作用子。某些mRNA分子携带着不仅合成一个蛋白质分子的信息，这样的mRNA称为多作用子。在合成过程中，当密码由DNA转录到mRNA上时，后者即离开细胞核，通过核膜进到细胞质中。在细胞质中它移动到蛋白质合成的场所，即转移到核糖核蛋白体处。核糖核蛋白体由DNA和蛋白质组成。

5、转移核糖核酸（tRNA）：〖HTSS〗其作用是把细胞质中的氨基酸转移到核糖核蛋白体上蛋白质合成的场所。因此，tRNA是在特定氨基酸与对它编码的mRNA三联体之间起媒介物或转接分子的作用。每个氨基酸都有其互不相同的、专一的tRNA分子。每种tRNA含有大约80个核苷酸。

6、反密码子：tRNA分子上与mRNA连接的一定部位是一个由三个碱基组成的顺序，与mRNA上的密码子互补，称为反密码子。

7、简并密码：试验表明，虽然任何特定氨基酸密码子的开始两个字母总是不变，然而第三个字母有时却不同。例如，编码丝氨酸的不仅是AGU，也有AGC。因此，Crick1966年提出“摇摆”假设，这种摇摆在于第三对碱基之间的配合与前两对碱基的精确要求相比多少有些松弛。凡是同一个氨基酸有不同的密码者，这种密码称为简并密码。

三、遗传算法概要

在遗传算法中，可以将模型的一个参数表示为一个二进制数码，全部参数用许多串联在一起的二进制数码组成的字符串(类似一个染色体)代表。从一组初始模型，即一些具有不同染色体的个体组成的种群开始。［5］

遗传算法的基本思想正是基于模仿生物界的遗传过程。它把问题的参数用基因代表，把问题的解用染色体代表(在计算机里为字符串)，从而得到一个由具有不同染色体的个体组成的群体。这个群体在问题特定的环境里生存竞争，适者有最好的机会生存和产生后代。后代随机化地继承了父代的最好特征，并也在生存环境的控制支配下继续这一过程。群体的染色体都将逐渐适应环境，不断进化，最后收敛到一族最适应环境的类似个体，即得到问题最优的解。值得注意的一点是，现在的遗传算法是受生物进化论学说的启发提出的，这种学说对我们用计算机解决复杂问题很有用，而它本身是否完全正确并不重要(目前生物界对此学说尚有争议)。

遗传算法的基础思想是在本世纪50年代初，由于一些生物学家尝试用计算机模拟生物系统演化时而提出的。

遗传算法是模拟生物通过基因的遗传和变异，有效地达到一种稳定的优化状态的繁殖和选择的过程，从而建立的一种简单而又有效的搜索方法。它运用随机而非确定性的规则对一族而非一个点进行全局而非局部地搜索，它仅利用目标函数而不要求其导数或其它附加限制，它虽然在特定问题上效率也许不是最高，但效率远高于传统随机算法，是一种普遍适用于各种问题的有效方法。遗传算法的主要思路有：

1、繁殖(reproduction)：繁殖是根据现有各个体的目标函数值，确定其生存概率，模拟生物界的自然选择，劣者淘汰，适者生存。在遗传算法中，我们人为地保持种群包含的个体总数不变。比较优秀的个体(模型)有较大的生存概率，并可能繁衍，比较差的个体(模型)可能会淘汰。这样产生的下一代的个体，一般都具有较大目标函数值，因而有较大的生存概率。

2、交配(crossover)：从种群中随机地选择两两一组的双亲，分别随机地交换部分染色体，各自产生两个新染色体。

3、变异(mutation)：染色体按一定概率(一般很小)可随机地产生变异。

遗传算法能够解决的问题不仅限于最优化问题，但无论哪种问题，都要解决两个关键问题：(1)必须能将问题的解答用一组二进制数码表示，即建立解答与二进制数码间的映射(mapping)关系。(2)定义一种对最佳解的定量量度，即适度函数。

四、自然DNA“计算机”的“硬件”与软件——象、数

算盘由木框、竹棍、算珠构成，其各类珠算口诀和规则是计算程序。算盘建立了一个珠算空间；易算卦爻，杭辛斋称之为卦材、爻材，相当于易算硬件，《系辞传》所论“八卦成列，象在其中矣”，是八卦空间。《序卦》所论相当于宏观程序。“蓍之德圆而神，卦之德方以智”等有关卦爻功能的论述，相当于基因染色体数的作用。

遗传算法所取法的自然DNA的“硬件”(象)经生物化学家多年进行的DNA结构分析的研究，相当图1DNA四种碱基糖环系统及其原子标准指数（暂略）于高分子结构式所表示的原子结构。［6］具体化到DNA，则是双链螺旋结构的形象。DNA的参数有化学边界距离(以旋转角度表示)，边界角(两相邻化学边界间的夹角)，扭力角(DNA螺旋的扭转角度，0～360°)。然而，前二者是常量。只有扭力角是时常变动的变量。遗传算法主要利用扭力角变量。今将遗传算法所取法的象数——碱基结构式及DNA中轴(只表示一个核苷酸单位)扭力角分布等叙述如下：

图1表示DNA四个碱基系统及其原子标准指数，图2（暂略）上部表示基本环，其扭力角为χi，其下表示糖环，其扭力角为P(i)，γn(i)，碱基系统的全过程是自由的，原则上沿单个化学边界“摆动”，就这样与DNA糖环连接起来。意即基本环与糖环沿公共边界而“摆动”。这种摆动可能是在传递信息。沿化学界面在糖环上的内循环扭力角χ在空间上受到制约，因为糖环需要闭合。已发现每一核苷酸单位都有八个主要结构参数：χ，νm，P，α，β，γ，ε，ζ(2)，〖JP〗这八个参数都限制在一个有限的距离内，原则上，扭力角α，β，γ，ε，ζ(2)及χ位于0～360°之间；δ是中轴和糖环的一部分，这里把δ叫做ν3，δ是一种冗余信息。P，νm距离可以推导出。典型的距离分别是150°～225°，25．0°～50．0°(距离用扭力角变化值表示)。如果DNA的8个结构参数已知，则排列位置已知的DNA，包括其中所含的N个核苷酸即可完全确定。

DNA探针：这种探针(图3)（暂略）在探测环境信息方面，从最原始的单细胞生物变形虫原生质中就存在其原始形态。这种探针机构随宇宙和生物演化而逐渐变得复杂起来。瑞士学者方迪《微精神分析学》一书把这种探针式的尝试作用叫做“伊德”。［7］“伊德”在心理学界受到重视。DNA的探针是一种复杂的综合体，在生物分子结构研究方面享有广泛的盛名，称之为DNA探针级的研究。探针综合体一部分是由于其核苷酸自补偿作用而出名的。DNA探针由一个双链杆和一个环组成。探针最重要的部分是这个环。探针在演化过程中非常守恒(稳定)，因此具有重要的生物功能。探针形成于细菌噬菌体最原始的重复功能。DNA染色体组存在有复杂的相互作用。这种作用能被其他生物分子所识别、利用，亦可由原生质来识别。

DNA相当于一个微观世界，其细部结构和功能远未认识到。可以预料，它作为遗传算法的自然样板，其有用信息，取之不尽，用之不竭。要想改进遗传算法，一定要先取得自然DNA的新探索成就。最近对DNA的假结点的观测，对DNA三叉结构的观测就属于这方面的新探索。DNA双链结构相当于太极生两仪，两仪生四象，一分为二的浑沌二分叉结构。将来对DNA三叉结构的认识可能引导到对《太玄经》一分为三，中医“三阴三阳”的认识。这并非遥远的呓想，可能是不久的事情了。

五、易算程序问题

易学象数理论自战国形成后，由于社会制度与士大夫意识形态的原因，易数不能走西方公理化的道路。徐岳《数术记遗》积算、太乙算、九宫算都有比较独立的算法。其余不一定有独立的算法。其中提出的14种算法是：积算，太一算，两仪算，三才算，五行算，八卦算，九宫算、运筹算，了知算，成数算，把头算，龟算，珠算，计算(心算)。对每种算法的叙述，只有三言两语，看不出所以然。迄今尚未有人作深入研究。原因是“文献不足故也”。要想恢复14种算法的原样，只有走到基层农民和隐居型的知识分子那里作调查。可惜多少年来无人问津，所以困惑一直未解。我认为调查重点主要是山东半岛蓬莱，镠罘沿海一带山区农村。

《九章数学》“寓理于术”，文中的“术曰”会有算法理论和程序背景。［8］现在唯一可了解的就是珠算算法，此已有全国珠算学会在研究。其中不少口诀规则，堪称算法。可从此入手以及从历代历法推步术的演化中追索易算算法。古有《缀术》，为南北朝祖冲之所创，用于五星的推步(宋秦九韶《数书九章》第三卷天时类有“缀术推星”章)。《缀术》在《算经十书》中有名无书，书已失传。

总之，恢复古代易算程序的研究是一大课题。南京大学天文系朱灿生教授曾拟研究恢复缀术。究竟古代易算详细内容如何，尚待考证恢复。秦汉前后出现的三式(太乙、六壬、奇门)经典术数的推演中可能有易算算法程序的影子。其中既含科学因素，又有不少神秘内容，今后应作开发研究。

六、象数思维与遗传算法的比较

本人研究科学易多年，研究遗传算法已有七、八年，迄今已初步得出易的象数思维基本上等价于遗传算法的性质与功能的初步看法。所谓象数思维主要是包含在孔子及其弟子所作的《易传》中，且主要是《系辞传》。经对比发现，无论用自然遗传过程，生物演化观念，整体观或根据实际观测来认识自然，在问题优化，生物遗传基因交配、变异，以及在溯往和预测问题上都表现了象数思维与遗传算法的相似性。《诗经·小雅》说：“唯其有之，是以似之。”意即两种事物相似的根本原因是二者之间有共同的东西。这亦是《内经》“贤者察同，愚者察异”之意。今将二者比较如下：

1．遗传算法(以下用GA简写表示)和《易》都重视生命现象，特别是遗传过程。《系辞传》说“生生之谓易”，“天地之大德曰生”。

2．GA和《易》都重视演化，重视从混沌到有序的观念，而认为确定不变的存在是暂时的。实际上，GA和《易》都有逼近论思想。

3．二者都有整体观思想：GA用相当染色体的种群(population)数作为基础，用相当基因的二进制数串输入计算机运算。所用数的设计都是一个集合，而不是用单个数。易算用大衍之数50(虚一不用)作为演算基础，亦是整体观。

4．二者都是以实际观测为研究根据。GA是西方实测方法的继续，自不待言。伏羲氏是根据仰观俯察、远取近取进行比较后而画八卦的，不是凭空臆造。

5．GA以求得问题优化解见长。孔子谓《易》是寡过之书，趋吉避凶之书，从广义上看也是一种优化。元吉(大吉)为全局优化，吉或悔而后吉是局部优化。特别是《易》有《既济》、《未济》二卦作为纲领卦。《既济》乃优化的结果，《未济》也设法使其转变，向《既济》发展，很多卦爻辞字里行间，多有此意。

6．二者重事物之间的相互作用和关系。GA用交配来表达此意，《易》则以“天地镮，万物化醇，男女构精，万物化生”；“天气下降，地气上腾”(《礼记·月令》)来表示。

7．二者均重视质变，GA谓之变异，《周易·系辞传》则说：“穷则变，变则通。”

8．二者均涉及数学空间的理论和应用。GA常用结构参数空间，《易》则有八卦空间：“八卦成列，象在其中矣”；“乾坤成列而易立乎其中矣”。

9．《系辞传》说：“神以知来，智以藏往”。GA既能探索已往解决问题，又能用于地震预报。

GA的作者提出算法的改进问题，主要是深入挖掘DNA结构的潜力。而东方思维则有“巢居知风，穴居知雨”的说法，这种说法是科学的，即鸟类和昆虫类(如蚂蚁)均有预测天气变化的功能。如能开发鸟类和蚂蚁体内信息大分子结构奥秘，可以用以改进GA算法的功能。

附注：已故学者刘绍光一元数理论的研究是根据易学象数发展出的一种易算数学分支。这一分支后继乏人或无人。关于一元数理论已出版《一元数理论初探》［9］一书，其中不少与GA有相通之处，如其中提出的位元、序元、结元三个计算程序理论概念，以及磁子、电子、声子、光子、热子、引子、张子等开阖角的问题。均可与GA相互作用，而创造新的算法。

参考文献［1］(汉)徐岳．数术记遗［M］．阮元．畴人传［Z］．光绪海盐常惺斋刊本．［2］(英)李约瑟．中国科学技术史：第三卷(数学)［M］．北京：科学出版社，1978．《中国科学技术史》翻译小组译．

［3］秦九韶．数书九章［M］．宜稼堂丛书［Z］．民国商务印书馆《丛书集成》本．

［4］潘雨廷．科学易［A］．唐明邦．周易纵横录［C］．武汉：湖北人民出版社，1986．

［5］D.E.GoldbergGeneticAlgorithmsinSearch，Optimization，andMachineLearning.Addison-wesleyPublishingcompany.INC.NewYork.

［6］VanNostrandReinhold1991.Haudbookofgeneticalgorithmsp251～280．(1

8.AGeneticAlgorithmforConformationalAnalysisofDNA，WrittenbyC.B.Lucasius.etc.)PublishedbyVanNostrandReinbold，NewYork.