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基因决定了什么?  

2010-05-19 16:01:00|  分类: 新刊推荐 |  标签: |举报 |字号 订阅

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基因决定了什么? - kxsj - Newton-科学世界

撰文/吴仲义

    DNA是生物的遗传物质,是每一种生物的传家百科全书。物种如何成长、生育、饮食、代谢、防御,全在这本传家字典里订的一清二楚。在人类群体中,那些拥有一模一样“传家字典”的孪生子,在身高、体重甚至性格上都非常相似;而拥有相似“内容”的传家字典的父母子女以及兄弟姐妹之间,也能看到彼此特征的影子,这就是遗传的强大力量。
    因为每种生物家族里成员太多,所以这本“遗传宝书”还得每代复抄几次,各家拿一份。在抄录过程中,多少总会有失误(遗传上的字眼是突变),每家版本也因此略有不同。在一万代之后,各家的行事律法恐怕就颇有差异了。而一万代在演化历史上仅是一瞬间而已。差别累积到一定地步,就连求偶生育的做法都不同了。这就是演化学上讲的生殖隔离。变化到这种地步,不同“家”就算是不同种了。我们现在若是要看人、黑猩猩、大猩猩、长臂猿与猕猴之间的亲缘关系,只要把各家的传家宝书拿出来对照对照就是了。你猜人与黑猩猩的DNA序列差了多少?这两个版本每1000个字母仅有12个字母不同(1.2%说来不多,但是这个版本30亿个字母里算来也有3600万个不同。加上有些地方是整段漏抄或是章节颠倒,读者绝对不会看了唐诗以为在念宋词)。人与大猩猩的差异大约是1.5%、与长臂猿是3%~4%、而与猕猴就有7%了。所以看了这些宝书之后,你大概可以接受人与黑猩猩过去是一宗的讲法了吧!我想你也可以继续回溯至大猩猩、长臂猿、弥猴等等以此类推。我们的DNA复制每个字母大约会有1亿分之一的机会出错。从1亿年前(大约是哺乳类动物兴起的时间)到现在,若没有自然选择把有害的突变筛选出去,我们的DNA很早就是一堆废物了。自然选择有两个非常不同的层次:第一,把不好的突变丢掉(汰新留旧);第二,以新的好的突变取代既有的基因(汰旧换新)。绝大多数的突变是有害的,因此,自然选择的作用通常是汰新留旧。一般生物科普文章里提到的自然选择指的则是第二层含义─汰旧换新。达尔文物种原始论所提出的也是汰旧换新狭义性的自然选择(以下自然选择指的是狭义性的)。自然选择的力量与效应可以是非常巨大的。
    自然选择万能论的最大弱点可以从鼓吹这点最力的一本书的书名看出来─《都是基因惹的祸》。这本书谈贪心、外遇、酗酒、好色等等,而且是从这些征状的基因谈起。同样的,每一本自然选择万能的书也全是从基因谈起(这是因为自然选择运作的对象是基因)。既然大家都谈基因,再从基因回来谈自然选择,你一定认为自然选择万能论者手上不知有多少基因可以用来分析─酗酒的基因、好色的基因不一而足,对吧?答案是一个也没有,这些基因都是虚拟的。读者也许觉得笔者吹毛求疵,知不知道基因的存在真会影响我们对演化的了解吗?
自然选择运作的对象是基因、个人、还是群体?假定有个突变基因,能使成年公鹿在食物不足的情况下,让群里非亲非戚的幼鹿先食,这个鹿群一定能比别群蓬勃发展。可惜这个利它行为的突变在它自己的族群内几代就会消失。道金斯所著《自私的基因》强调的就是,个体或群体好坏并不重要,自然选择只看对基因有没有好处。偶尔利它行为也会在自然界观察到,这是嫡系自然选择(kin selection)的结果。以族群遗传法则而言,牺牲自己救三个兄弟(或九个表兄弟),从基因的角度来看是行得通的。
    既然基因是自私的,是自然选择的单位,那么从基因的结构来研究自然选择应该比从形态、性状、表征来探讨更直接了当才是。这类研究从20世纪60年代开始兴起。1968 年日本的木村资生(M.Kimura)提出的“分子演化中性说”成了研究基因演化过去30年来的主流。中性说的中心主题很简单:决定DNA演化的力量是突变,汰旧换新的狭义自然选择是很次要的因素。这对自然选择万能说看来是一个很大的打击,可是也不完全如此。主要的原因是我们的基因变异很可能只有一小部分是跟种与种之间的功能分歧有关。
前面提到人与黑猩猩的DNA有3600万的“字母”不同。如果只有3万个字母决定两个种之间的功能、形态、行为的分化。那么即使这3万个字母中的每1个都受到自然选择的影响,就整体3000多万个变异来看,自然选择的力量也好似微不足道。自然选择的重要与否完全视你所感兴趣的基因来决定。

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