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牛满江：什么是外基因(Epigene)
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病毒(Virus)中核糖核酸(RNA)是基因(Gene)。
希望这篇报告能帮助读者在寻求生命现象因果关系时，循序地理解到动植物细胞质中mRNA具有基因的功能，故名外基因(Epigene)。
1997年春英国克隆绵羊多利(DOLLY)发表后，媒体传播克隆动物(供细胞核)与克隆的动物(供去核卵细胞)基因相同。美国一位有经济实力的物理学家，反对政府禁止用国家资助研究单位进行克隆人的实验，他要用自己的细胞核克隆产生与他一模一样的儿子，实验胚胎学者认为这是不可能的。简单的说，克隆人提供的细胞核，移入提供卵子的人，不是同一个体，假若克隆女人的细胞核，移入同一女人的去核卵内就有可能。为什么?因为细胞质内的物质影响细胞核的表达。举例说明，双胞胎有两种：(1)同性双胞胎，不论男或女，胎儿完全相同，因为当一个受精卵在发育过程中，分为两个个体；(2)异性双胞胎，由两个精子进入两个卵子中而得的胎儿，虽有两男、两女或一男一女，但他们完全不同。同样的道理，母马与驴父的后代是骡子，母驴与马父得的后代为驴骡。从上所述，知道卵细胞物质有决定后代形态的因子。
卵细胞质中有线粒体，其中含脱氧核糖核酸(DNA)，它的功能是提供细胞在新陈代谢时所需要的能源，没有参入形成器官的功能，到底在受精卵细胞质中是何种物质左右卵在发育过程中的形态变化呢?众所周知，卵子中储存的有信使核糖核酸(mRNA)及蛋白质，蛋白质是mRNA表达的产物，形态或生物化学物质，因此所以说，mRNA可能是形成器官的物质。
如何证明卵中储存着器官形成的mRNA？从实验胚胎学的观点，首先根据mRNA翻译蛋白质的功能，从金鱼卵中提取纯mRNA(多种)，让它在实验管中利用C14标记的此氨基酸合成蛋白(多种)用各器官蛋白质(Antigen)所生产的抗体(Antibody)分别与新合成蛋白混合，产生抗原/抗体的沉淀，沉淀分解后经PAGE分析得到C14标记蛋白，依所用抗体，认出血红蛋白、肝脏的白蛋白等等。如此证明卵中含有不同翻译器官蛋白的mRNA。直接证明法：从兔红血球、鼠肝脏、蛙肌肉等提纯mRNA，分别注入金鱼受精卵内，等金鱼发育成熟，分析各器官，发现没有注射mRNA的各器官没有改变，只有注射过红血球mRNA金鱼，它的红血球中变为金鱼与兔的杂交型，同样注射大鼠肝脏mRNA到金鱼卵，注射鱼肝脏也变为鱼鼠的杂交型。这两个实验表明外源mRNA及内储mRNA共同参入杂交型，说明mRNA具有基因的功能，故名外基因(Epigene)，因为基因(Gene)在细胞核内。
根据红血球mRNA及肝脏mRNA在金鱼卵内分别具有同源mRNA，我们推论卵内尚有其他的mRNA，比如心、肺、肾、胃及睾丸mRNA等的同源mRNA，每种负责一个器官的形成，因此卵细胞核中DNA(基因)负责个体传代，细胞质内mRNA(外基因)参与各器官形成。
动植物有性生殖后代，各种特征的表达依该特征的显性或隐性而定。金鱼尾鳍是美丽四叶，鲫/鲤鱼尾鳍是二叶叉型。鱼类专家曾用人工受精法得到金鱼与鲫鱼的杂交，后代的尾鳍，是鲫鱼双叶叉型(单尾)，永无金鱼优美的双排四叶型(双尾)。表明鲫鱼尾鳍是显性，金鱼尾鳍是隐性。我们从鲫/鲤鱼卵提取纯mRNA，分别注入金鱼受精卵，发育成鱼中的尾型有25～33%是叉型，相反地，用金鱼卵mRNA注入鲫/鲤鱼受精卵，所发育的鱼尾尾鳍没有改变。这个实验证明鲫/鲤卵中形成尾鳍的mRNA是显性遗传物质，它能修补金鱼隐性遗传的尾鳍，变成显性。植物菌类中面包酶(Neuraspora crassa)中，有肌醇(lnosital)需要的突变种(隐性)，从野生面包酶中提取纯化DNA及mRNA分别处理突变种，二者都能促使突变种恢复到野生种。它俩功能不同：DNA改变的特征，下代中会消失，恢复突变种，mRNA改变的永远不变。果蝇有Bicoid基因是形成头部的物质，无Bicoid的果蝇，卵子发育出的果蝇缺少头，若用Bicoid基因转录mRNA处理Bicoid-less卵后，它们就恢复产生具有头部的果蝇。
外基因是卵细胞形成期(Oogenesis)DNA(基因)转录各器官mRNA，修补后储存到细胞质中：受精卵发育过程中，这些mRNA与基因关系是个争论的问题，我们提出mRNA转录cDNA的可能性。这项提议的焦点(Crux)是金鱼卵中有无逆转录酶(R.T.)，经几年的努力，我们提出纯化的金鱼卵子中的RT；它需要三价铁的激活，这点是与病毒RT不同点。
众所周知，去核金鱼卵仍能合成蛋白质，线粒体不复制，注射H3标记胸苷到去核卵后，经放射自显影分析发现银颗粒分布全卵内，银颗粒代表新合成的DNA。注射兔血红蛋白mRNA到去核卵，2—3小时后，从注射mRNA及不注射卵提纯DNA，两种DNA分别与P32标记兔DNA杂交，结果是注射的出现杂交带，不注射的无。表明外源兔mRNA受R.T.的催化，转录互补cDNA。
去核cDNA经H3-胸苷标记后，注入受精卵，到囊胚初期，注射阻止细胞分裂的秋水仙素，不注射的作为对照，2小时后，再用放射自显影技术处理，显微镜看到未注射细胞核内银颗粒分布平均，注射细胞核银颗粒聚集在分裂中期的染色体。如此证明注射的去核卵H3-cDNA插入囊胚期的染色体，在成鱼红血球中表达。注射兔血红蛋白mRNA到金鱼卵，同样有四分之一的成鱼红血球中含有兔血红蛋白。
鱼卵内储存不同器官形成mRNA，每个mRNA或它与外来同源mRNA结合，RT催化下转录成互补cDNA，cDNA如何插入染色体？它与mRNA修补基因同样回归(Homing)染色体，激活/转录(mRNA)的基因表达。
哺乳类动物老鼠，切除卵巢后，子宫即退化。随后注射雌性激素(E)，子宫渐恢复正常形态。对于E功能的表达，内分泌学者看法不同，根据子宫退化减少蛋白质的含量。为了增加子宫细胞蛋白，从正常老鼠子宫提取纯mRNA，注射入已退化的老鼠子宫内，它翻译蛋白质，修复子宫成正常形态；对照组注射牛肝脏的mRNA入子宫后，其形态未变。博士研究生在研究牛肝脏mRNA处理的子宫是否合成白蛋白时，发现牛肝mRNA处理的含有牛的白蛋白；注射鼠肝mRNA得鼠白蛋白；注入鸡肝mRNA得鸡的白蛋白等等。所以说各种动物同类器官是同源(mRNA)，但保持品种特征。举例说明，牛肝mRNA改变退化子宫，使它生产牛白蛋白。若用牛肝mRNA处理鼠腹水肿瘤细胞后，它们获得产生牛白蛋白的功能，但失去了肿瘤细胞具有分裂快的特征，如此也可以说牛肝mRNA把肿瘤细胞改变为肝细胞。这种现象不限于动物与动物，植物与植物之间。荧光虫发光所需要的基因—荧光酶(Luciferase)用来处理草，使草晚间发光。1994年我们曾经把Lu基因转录RNA，注入金鱼受精卵中，从发育的胚胎及幼鱼提取蛋白质，其中发现具有发光的酶(未发表)。
总结：上述各种实验证明mRNA是外基因(Epigene)，它可能受到复杂内在/外界环境的影响，引起外基因成分的增加/减少，导致基因的改变。Darwin讲生存竞争，适者生存。
Lamarck讲，用者进，费者退。两个学说都认为基因可以改变的，外基因功能的机理，为两学说提供改变基因的可能。
作者：牛满江，美国著名生物学家
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