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 自私的基因
自私的基因
作者:道金斯 来源:卢允中 张岱云 译 点击数: 时间:2004-9-4
段染色体越是容易被交换所分裂,或被各种类型的突变所改变,它同我所谓的基因在意义上就越不相符。一个顺反子大概可以称得上是基因,但比顺反子大些的单位也应算基因。
  十二个顺反子可能在一条染色体上相互结合得如此紧密,以致对我们来说可以算是一个能长久存在的遗传单位。蝴蝶里的拟态群就是一个很好的例子。在顺反子离开一个个体进入下一代,在它们乘着精子或卵子进入下一代时,它们可能发现小船还载有它们在前一次航行时的近邻。这些近邻就是在这次开始于遥远的祖先体内的漫长航行中,它们曾与之同船的伙伴。同一条染色体上相邻的顺反子组成一队紧密联结在一起的旅行伙伴,减数分裂的时机一到,它们经常能够登上同一条船,分开的情况很少。
  严格他说,本书既不应叫做自私的顺反子,也不应叫做自私的染色体,而应命名为略为自私的染色体大段和甚至更加自私的染色体小段。但应该说,这样的书名至少是不那么吸引人。既然我把基因描绘成能够延续许多世代的一小段染色体,因此,我以《自私的基因》作为本书的书名。
  现在我们又回到了第一章结尾的地方。在那里我们已经看到,在任何称得上是自然选择的基本单位的实体中,都会发现自私性。我们也已看到,有人认为物种是自然选择单位,而另有些人则认为物种中的种群或群体是自然选择单位,还有人认为个体是自然选择单位。我曾讲过,我宁可把基因看作是自然选择的基本单位,因而也是自我利益的基本单位。我刚才所做的就是要给基因下这样的定义,以便令人信服地证明我的论点的正确性。
  自然选择的最普通形式是指实体的差别性生存。某些实体存在下去,而另一些则死亡。但为了使这种选择性死亡能够对世界产生影响,一个附加条件必须得到满足。每个实体必须以许多拷贝的形式存在,而且至少某些实体必须有潜在的能力以拷贝的形式生存一段相当长的进化时间。小的遗传单位有这种特性,而个体、群体和物种却没有。孟德尔(Gregor Mendel)证明,遗传单位实际上可以认为是一种不可分割和独立的微粒。这是他的一项伟大的成就。现在我们知道,这种讲法未免有点过分简单。甚至顺反子偶然也是可分的,而且在同一条染色体上的任何两个基因都不是完全独立的。我刚才所做的就是要把基因描绘为一个这样的遗传单位,它在相当大的程度上接近不可分的颗粒性这一典型。基因并不是不可分的,但很少分开。基因在任何具体个体中要么肯定存在要么肯定不存在。一个基因完整无损地从祖父母传到孙子女,迳直通过中间世代而不同其他基因混合。
  如果基因不断地相互混和,我们现在所理解的自然选择就是不可能的了。顺便提一句,这一点还在达尔文在世时就已被证实,而且使达尔文感到莫大的忧虑。因为那时人们认为遗传是一个混和过程。孟德尔的发现那时已经发表,这本来是可以解除达尔文的焦虑的,但天啊,他却一直不知道这件事。达尔文和孟德尔都去世之后许多年,似乎才有人读到这篇文章。孟德尔也许没有认识到他的发现的重要意义,否则他可能会写信告诉达尔文的。
  基因的颗粒性的另一个方面是,它不会衰老,即使是活了一百万年的基因也不会比它仅活了一百年更有可能死去。它一代一代地从一个个体转到另一个个体,用它自己的方式和为了它自己的目的,操纵着一个又一个的个体;它在一代接一代的个体陷入衰老死亡之前抛弃这些将要死亡的个体。
  基因是不朽的,或者更确切他说,它们被描绘为接近于值得赋予不朽称号的遗传实体。我们作为在这个世界上的个体生存机器,期望能够多活几十年,但世界上的基因可望生存的时间,不是几十年,而是以千百万年计算。
  在有性生殖的物种中,作为遗传单位的个体因为体积太大而且寿命也太短,而不能成为有意义的自然选择单位。由个体组成的群体甚至是更大的单位。在遗传学的意义上,个体和群体象天空中的云彩,或者象沙漠中的尘暴。它们是些临时的聚合体或联合体,在进化的过程中是不稳定的。种群可以延续一个长时期,但因为它们不断地同其他种群混合,从而失去它们的特性。它们也受到内部演化的影响。一个种群还不足以成为一个自然选择的单位,因为它不是一个有足够独立性的实体。它的稳定性和一致性也不足,不能优先于其他种群而被"选择"。
  一个个体在其持续存在时看起来相当独立,但很可惜,这种状态能维持多久呢?每一个个体都是独特的。在每个实体仅有一个拷贝的情况下,在实体之间进行选择是不可能实现进化的!有性生殖不等于复制。就象一个种群被其他种群所玷污的情况一样,一个个体的后代也会被其配偶的后代所玷污,你的子女只一半是你,而你的孙子孙女只是你的四分之一。经过几代之后,你所能指望的,最多是一大批后代,他们之中每个人只具有你的极小一部分--几个基因而已,即使他们有些还姓你的姓,情况也是如此。
  个体是不稳定的,它们在不停地消失。染色体也象打出去不久的一副牌一样,混和以致被湮没。但牌本身虽经洗牌而仍存在。这里,牌就是基因。基因不会被交换所破坏,只是调换伙伴再继续前进。它们继续前进是理所当然的,这是它们的本性。它们是复制基因,而我们则是它们的生存机器。我们完成我们的职责后就被弃之一旁,但基因却是地质时代的居民:基因是永存的。
  基因象钻石一样长存,但同钻石长存的方式又不尽相同。长存的一块块的钻石水晶体,它们以不变的原子模型存在。但DNA分子不具备这种永恒性。任何一个具体的DNA分子的生命都相当短促,也许只有几个月时间,但肯定不会超过一个人的一生时间。但一个DNA分子在理论上能够以自己的拷贝形式生存一亿年。此外,一个具体基因的拷贝就象原始汤中的古代复制基因一样,可以分布到整个世界。所不同的是,这些基因拷贝的现代版本都有条不紊地装入了生存机器的体内。
  我所说的一切都是为了要强调,基因通过拷贝形式的存在几乎是永恒的,这种永恒性表明了基因的特性。将基因解释为一个顺反子适用于某些论题,但运用于进化论,定义就需要扩大。扩大的程度则取决于定义的用途。我们需要找到自然选择的一个切合实际的单位。要做到这点,首先要鉴别出一个成功的自然选择单位必须具备哪些特性。用前面一章的话说,这些特性是:长寿,生殖力以及精确复制。那么我们只要直截了当地把"基因"解释为了个至少有可能拥有上述三种特性的最大的实体。基因是一个长久生存的复制基因,它以许多重复拷贝的形式存在着。它并非无限期地生存下去。严格他说,甚至钻石也不是永恒的,顺反子甚至也能被交换一分为二。按照定义,基因是染色体的一个片段,它要短得使其能够延续足够长的时间,以便它作为一个有意义的自然选择单位而发生作用。
  确切地说,到底多长才算"足够长的时间"呢?这并没有严格的规定。问题取决于自然选择的"压力"达到多大的严峻程度。就是说,要取决于一个"坏的"遗传单位死亡的可能性比它的"好的"等位基因大到多大程度。这个问题牵涉到因具体情况不同而各异的定量方面的细节。自然选择最大的切合实际的单位--基因,一般界于顺反子同染色休之间。
  基因之成为合适的自然选择基本单位,其原因在于它的潜在的永恒性。现在是强调一下"潜在的"这个词的时候了。一个基因能生存一百万年,但许多新的基因甚至连第一代也熬不过。少数新基因成功地生存了一代,部分原因是它们运气好,但主要是由于它们具有一套看家本领,就是说它们善于制造生存机器。这些基因对其寄居其中的一个个连续不断的个体的胚胎发育都产生一定的影响。这样就使得这个个体生存和繁殖的可能性要比其处在竞争基因或等位基因影响下的可能性稍大一些。举例说,一个"好的"基因往往赋予它所寄居其中的连续不断的个体以长腿,从而保证自己的生存。因为长腿有助于这些个体逃避捕食者。这只是一个特殊的例子,不具普遍意义。因为长腿毕竟不是对谁都有好处的。对鼹鼠来说,长腿反而是一种累赘。我们能不能在所有好的(即生存时间长的)基因中找出一些共同的特性,而不要使我们自己纠缠在烦琐的细节中呢?相反,什么是能够立即显示出"坏的"即生存短暂的基因的特性呢?这样的共同特性也许有一些,但有一种特性却同本书特别有关,即在基因的水平上讲,利他行为必然是坏的,而自私行为必定是好的。这是从我们对利他行为和自私行为的定义中得出的无情结论。基因为争取生存,直接同它们的等位基因竞争,因为在基因库中,它们看等位基因是争夺它们在后代染色体上的位置的对手。这种在基因库中牺牲其等位基因而增加自己生存机会的任何基因,我再噜苏一句,按照我们的定义,往往都会生存下去。因此基因是自私行为的基木单位。
  本章的主要内容已叙述完毕,但我一笔带过了一些复杂的问题以及一些潜在的假设。第一个复杂的问题我已扼要地提到过。不论基因在世世代代的旅程中多么独立和自由,但它们在控制胚胎发育方面并不是那么非常自由和独立的行为者。它们以极其错综复杂的方式相互配合和相互作用,同时又和外部环境相互配合和相互作用。诸如"长腿基因"或者"利他行为基因"这类表达方式是一种简便的形象化讲法,但理解它们的含义是重要的。一个基因,不可能单枪匹马地建造一条腿,不论是长腿或是短腿。构造一条腿是多基因的一种联合行动。外部环境的影响也是不可或缺的。因为实际上腿毕竟是由食物铸造出来的!但很可能有这样的一个基因,它在其他条件不变的情况下,往往使腿生得比在它的等位基因的影响下生长的腿长一些。
  作为一种类比,请想象一下如硝酸盐那一种肥料对小麦生长的影响。小麦这种植物施以硝酸盐要比不施硝酸盐长得大,这是尽人皆知的事实。但恐怕没有这样的傻瓜会宣称,单靠硝酸盐能生长小麦。种子、土壤、阳光、水分以及各种矿物质显然同样不可缺少。但如果上述的其他几种因素都是稳定不变的,或者甚至在一定范围内有某些变化,硝酸盐这一附加因素能使小麦长得更大一些。单个基因在胚胎发育中的作用也是如此。控制胚胎发育的各种关系象蜘蛛网一样交织连锁在一起,非常错综复杂,我们最好不要去问津。任何一个因素,不论是遗传上的或环境上的,都不能认为是导致婴儿某部分形成的唯一"原因"。婴儿的所有部分都具有几乎是无穷数量的先前因素(antecedent causes)。但这一婴儿同另一婴几之间的差别,如腿的长短差别,可以很容易地在环境或基因方面追溯到一个或几个先前差别(antecedent differences)。就是这些差别才真正关系到生存竞争和斗争;对进化而言,起作用的是受遗传控制的差别。
  就一个基因而言,它的许多等位基因是它的不共戴天的竞争者,但其余的基因只是它的环境的一个组成部分,就如温度、食物、捕食者或伙伴是它的环境一样。
  基因发挥的作用取决于它的环境,而这一所谓环境也包括其余的基因。有时,一个基因在另一个特定基因在场的情况下所发挥的是一种作用,而在另一组伙伴基因在场的情况下所发挥的又是一种截然不同的作用。一个个体的全部基因构成一种遗传气候或背景,它调整和影响任何一个具体基因的作用。
  但现在我们似乎有一种佯谬现象。如果建造一个婴儿是这样的一种复杂的相互配合的冒险事业,如果每一个基因都需要几千个伙伴基因配合共同完成它的任务,那么我们又怎么能把这种情况同我刚才对不可分的基因的描述一致起来呢?我曾说,这些不可分的基因象永生的小羚羊一样年复一年、代复一代地从一个个体跳跃到另一个个体:它们是自由自在,不受约束地追求生命的自私行为者,难道这都是一派胡言吗?丝毫也不是。也许我为了追求词藻绚丽的章句而有点神魂颠倒,但我绝不是在胡言乱语,事实上也不存在真正的佯谬。我可以用另外一个类比的方法来加以说明。
  单靠一个划奖能手在牛津和剑桥的划船竞赛中是赢不了的。他需要有八个伙伴。
  每个划手都是一个专门家,他们总是分别在特定的位置上就坐--前桨手或尾桨手或艇长等。划船是一项相互配合的冒险行动,然而有些人划船比另一些人划得好。假使有一位教练需要从一伙候选人中挑选他理想的船员,这些船员中有的人必须是优秀的前桨手,其他一些人要善于执行艇长的职务等等。现在我们假设这位教练是这样挑选的:他把应试的船员集合在一起,随意分成三队,每一队的成员也是随意地安排到各个位置上,然后让这三条船展开对抗赛。每天都是如此,每天都有新的阵容。几周之后将会出现这样的情况:赢得胜利的赛艇,往往载有相同的那几个人。他们被认为是划桨能手。其他一些人似乎总是在划得较慢的船队里,他们最终被淘汰。但即使是一个出色的划桨手有时也可能落入划得慢的船队中。这种情况不是由于其他成员技术差,就是由于运气不好,比如说逆风很大。所谓最好的划桨手往往出现在得胜的船上,不过是一种平均的说法。
  划桨手是基因。争夺赛艇上每一位置的对手是等位基因,它们有可能占据染色体上同一个位置。划得快相当于建造一个能成功地生存的个体。风则相当于外部环境。候选人这个整体是基因库。就任何个体的生存而言,该个体的全部基因都同舟共济。许多好的基因发现自己与一群坏的基因为伍,它正在同一个致死基因共一个个体。这一致死的基因把这一尚在幼年时期的个体扼杀。这样,好的基因也就和其余基因同归于尽。但这仅是一个个体,而这个好的基因的许多复本却在其他没有致死基因的个体中生存了下来。许多好基因的拷贝由于碰巧与坏基因共一个个体而受累;还有许多由于其他形式的厄运而消亡,如它们所寄居的个体被雷电所击。但按照我们的定义,运气不论好坏并无规律可循,一个一贯败阵的基因不能怪它的运气,它本来就是个坏的基因。
  好桨手的特点之一是相互配合好,即具有同其余桨手默契配合的能力。对于划船来讲,这种相互配合的重要性,不下于强有力的肌肉。我们在有关蝴蝶的例子中已经看到,自然选择可能以倒位的方式、或染色体片段的其他活动方式无意识地对一个基因复合体进行"编辑"。这样就把配合得很好的一些基因组成紧密地连接在一起的群体。但在另外一个意义上说,一些实际上并不相互接触的基因也能够通过选择的过程来发挥其相容性(mutual compatibility)。一个基因在以后历代的个体中将会与其他的基因,即基因库里的其他基因相遇,如果它能和这些基因中的大多数配合得很好,它往往从中得到好处。
  举例说,有效的肉食动物个体要具备几个特征,其中包括锋利的切嚼牙齿,适合消化肉类的肠胃,以及其他许多特征。但另一方面,一个有效的草食动物却需要偏平的磨嚼牙齿,以及一副长得多的肠子,其消化的化学过程也不同。在草食动物的基因库中,任何基因,如果它赋于其"主人"以锋利的食肉牙齿是不大可能取得成功的。这倒不是因为食肉对谁来说都是一种坏习惯,而是因为除非你有合适的肠子,以及一切食肉生活方式的其他特征,否则,你就无法有效地吃肉类。
  因此,影响锋利的食肉牙齿形成的基因并非本来就是坏基因。只有在草食动物种种特征形成的基因所主宰的基因库中,它们才算是坏基因。
  这是个复杂的微妙的概念。它之所以复杂,是因为一个基因的"环境"主要由其他基因组成。而每一个这样的基因本身又依它和它的环境中的其他基因配合的能力而被选择。适合于说明这种微妙概念的类比是存在的,但它并非来自日常生活的经验。它同人类的"竞赛理论"相类似,这种类比法将在第五章讲到个体动物间进行的进犯性对抗时加以介绍。因此,我把这点放到第五章的结尾处再进一步讨论。现在我回过头来继续探讨本章的中心要义。这就是,最好不要把自然选择的基本单位看作是物种,或者是种群,甚至是个体;最好把它看作是遗传物质的某种小单位。为方便起见,我们把它简称为基因。前面已经讲过,这个论点的基础是这样一种假设:基因能够永存不朽,而个体以及其他更高级的单位的寿命都是短暂的。这一假设以下面两个事实为依据:有性生殖和交换;个体的消亡。这是两个不容否认的事实。但这不能阻止我们去追问一下:为什么它们是事实。我们以及大多数的其他生存机器为什么要进行有性生殖?为什么我们的染色体要进行交换?而我们又为什么不能永生?我们为什么要老死是一个复杂的问题,其具体细节不在本书的探讨范围。除各种特殊原因之外,有人提出了一些比较普遍的原因。例如有一种理论认为,衰老标志着一个个体一生中发生的有害的复制错误以及其他种类的基因损伤的积累。另外一种理论为梅达沃(Peter Medawar)爵士所首创,它是按照基因选择的概念思考进化问题的典范。他首先摈弃了此类传统的论点:"老的个体之死亡属于对物种其他成员的一种利他主义行为。因为假如他们衰老得不能再生殖还留恋尘世,他们就会充塞世界对大家都无好处。"梅达沃指出,这是一种以假定为论据的狡辩。因为这种论点,以它必须证实的情况作为假定,即年老的动物衰老得不能再生殖。这也是一种类似群体选择或物种选择的天真的解释方法,尽管我们可以把有关部分重新讲得更好听一些。梅达沃自己的理论具有极好的逻辑性,我们可以将其大意综述如下:我们已经提出了这样的问题,即哪些是"好的"基因的最普遍的特性。我们认为"自私"是其中之一。但成功的基因所具有的另一个普遍特性是,它们通常把它们的生存机器的死亡至少推迟至生殖之后。毫无疑问,你有些堂兄弟或伯祖父是早年夭折的,但你的祖先中一个也没有是幼年夭拆的。祖先是不会年幼丧生的。
  
促使其个体死亡的基因称为致死基因。半致死基因具有某种使个体衰弱的作用,这种作用增加了由于其他因素而死亡的可能性。任何基因都在生命的某一特定阶段对个体施加其最大的影响,致死和半致死基因也不例外。大部分基因是在生命的胚胎期间发生作用的,有些是在童年,有些是在青年,有些是在中年,而还有一些则是在老年。请思考一下这样一个事实:一条毛虫和由它变成的蝴蝶具有完全相同的一组基因。很明显,致死基因往往被从基因库中清除掉。但同样明显的是,基因库中的晚期活动的致死基因要比早期活动的致死基因稳定得多。假如一个年纪较大的个体有足够的时间至少进行过若干次生殖之后,致死基因的作用才表现出来,那么这一致死基因在基因库中将仍旧是成功的。例如,使老年个体致癌的基因可以遗传给无数的后代,因为这些个体在生癌之前就已生殖。而另一方面,使青年个体致癌的基因就不会遗传给众多的后代;使幼儿得致死癌症的基因就不会遗传给任何后代。根据这一理论,年老体衰只是基因库中晚期活动致死基因同半致死基因的一种积累的副产品。这些晚期活动的致死和半致死基因之所以有机会穿过了自然选择的网,仅仅是因为它们是在晚期活动。
  梅达沃本人着重指出的一点是:自然选择有利于这样一些基因,它们具有推迟其他的致死基因的活动的作用;也有利于这样一些基因,它们能够促进好的基因发挥其影响。情况可能是,基因活动开始时受遗传控制的种种变化构成了进化内容的许多方面。
  值得重视的是,这一理论不必作出任何事先的假设:即个体必须到达一定的年龄才能生殖。如果我们以假设一切个体都同样能够在任何年龄生一个小孩作为出发点,那么梅达沃的理论立刻就能预测推断出晚期活动的有害基因在基因库中的积累,以及由此而导致的老年生殖活动的减少的倾向。
  这里就此说几句离题的话。这一理论有一个很好的特点,它启发我们去作某些相当有趣的推测。譬如根据这一理论,如果我们想要延长人类的寿命,一般可以通过两种方式来实现这个目的。第一,我们可以禁止在一定的年龄之前生殖,如四十岁之前。经过几世纪之后,最低年龄限制可提高到五十岁,以后照此办理。可以想见,用这样的方法,人类的长寿可提高到几个世纪。但我很难想象会有任何人去认真严肃地制定这样一种政策。
  第二,我们可以想办法去"愚弄"基因,让它认为它所寄居的个体比实际要年青。如果付诸实践,这意味着需要验明随着年纪的增大,发生在个体内部化学环境里的种种变化。任何这种变化都可能是促使晚期活动的致死基因开始活动的"提示" (cues)。以仿效青年个体的表面化学特性的方法,有可能防止晚期活动的有害基因接受开始活动的提示。有趣的是,老年的化学信号本身,在任何正常意义上讲,不一定是有害的。比如,我们假设偶然出现了这种情况:一种S物质在老年个体中的浓度比在青年个体中来得高,这种S物质本身可能完全无害,也许是长期以来体内积累起来的食物中的某种物质。如果有这样一个基因,它在S物质存在的情况下碰巧产生了有害的影响,而在没有S物质存在的情况下却是一个好基因,这样的基因肯定在基因库中自动地被选择,而且实际上它成为一种"导致"年老死亡的基因。补救的办法是,只要把S物质从体内清除掉就行了。
  
这种观点的重大变革性在于,s物质本身仅是一种老年的死亡,可能认为S物质是一种有毒物质,他会绞尽脑汁去寻找S物质同人体机能失常之间的直接的、偶然的关系。但按照我们假定的例子来讲,他可能是在浪费时间!也可能存在一种y物质,这种物质在青年个体中要比在老年个体中更集中。从这一意义上讲,y物质是青春的一种"标志"。同样,那些在有y物质存在的情况下产生好的效果,而在没有y物质存在的情况下却是有害的基因会被选择。由于还没有办法知道S物质或y物质是什么东西--可能存在许多这样的物质--我们只能作这样的一般性的推测:你在一个老年个体中越能模仿或模拟青年个体的特点,不论这些看来是多么表面化的特点,那个老年个体就应该生存得越久。
  我必须强调指出,这些只是基于梅达沃理论的一些推测。尽管在某种意义上说,梅达沃理论在逻辑上是有些道理的,但并无必要把它说成是对任何年老体衰实例的正确解释。对于我们现在的论题密切有关的是,基因选择的进化观点对于个体年老时要死亡这种趋势,能毫无困难地加以解释。对于个体必然要死亡的假设是本章论证的核心,它是可以在这一理论的范围内得到圆满解释的。
  我一笔带过的另一个假设,即存在有性生殖和交换,更加难以解释清楚。交换并不总是一定要发生。雄果蝇就不会发生交换。雌果蝇体内也有一种具有压抑交换作用的基因。假定我们要饲养一个果蝇种群,而这类基因在该种群中普遍存在的话,"染色体库"中的染色体就会成为不可分割的自然选择基本单位。其实,如果我们遵循我们的定义直到得出其逻辑结论的话,就不得不把整条染色体作为一个"基因"。
  还有,性的替换方式是存在的。雌蚜虫能产无父的、活的雌性后代。每个这样的后代具有它母亲的全部基因(顺便提一下,一个在母亲"子宫"内的胎儿甚至可能有一个更小的胎儿在它自己的子宫内。因此,一个雌蚜虫可以同时生一个女儿和一个外孙女,它们相当于这个雌蚜虫自己的双胞胎)。许多植物的繁殖是以营养体繁殖的方式进行,形成吸根。这种情况我们宁可称其为生长而不叫它生殖。
  然而你如果仔细考虑一下,生长同无性生殖之间几乎无任何区别,因为二者是细胞简单的有丝分裂。有时以营养体方式生长出来的植物同"母体"分离开来。在其他情况下,如以榆树为例,连接根出条保持完整无损。事实上,整片榆树林可以认为是一个单一的个体。
  因此,现在的问题是:如果蚜虫和榆树不进行有性生殖,为什么我们要费这样大的周折把我们的基因同其他人的基因混合起来才能生育一个婴儿呢?看上去这样做的确有点古怪。性活动,这种把简单的复制变得反常的行为,当初为什么要出现呢?性到底有什么益处?这是进化论者极难回答的一个问题。为了认真地回答这一问题,大多数的尝试都要涉及到复杂的数学上的推理。除一点外,我将很坦率地避开这个问题。我要说的一点是,理论家们在解释性的进化方面所遇到的困难,至少在某些方面是由于他们习惯于认为个体总是想最大限度地增加其生存下来的基因的数目。根据这样的讲法,性活动似乎是一种自相矛盾的现象,因为个体要繁殖自己的基因,性是一种"效率低"的方式:每个胎儿只有这个个体的基因的百分之五十,另外百分之五十由配偶提供。要是他能够象蚜虫那样,直接"芽出" (bud off)孩子,这些孩子是他自己丝毫不差的复制品,他就会将自己百分之百的基因传给下一代的每一个小孩。这一明显的佯谬促使某些理论家接受群体选择论,因为他们比较容易在群体水平上解释性活动的好处。用博德默(w.F.Bodmer)简单明了的话来说,性"促进了在单个个体内积累那些以往分别出现于不同个体内的有利突变"。
  但如果我们遵循本书的论证,并把个体看作是由长寿基因组成的临时同盟所造成的生存机器,这一佯谬看起来就不那么自相矛眉了。从整个个体的观点来看,"有效性"就无关紧要了。有性生殖对无性生殖就被认为是在单基因控制下的一种特性,就同蓝眼睛对棕色眼睛一样。一个"负责"有性生殖的基因为了它自私的目的而操纵其他全部基因。负责交换的基因也是如此。甚至有一种叫作突变子的基因,它们操纵其他基因中的拷贝错误率。按照定义,拷贝错误对错误地拷贝出来的基因是不利的。但如果这种拷贝错误对诱致这种错误的自私的突变基因有利的话,那么这种突变基因就会在基因库里扩散开。同样,如果交换对负责交换的基因有好处,这就是存在交换现象的充分理由;如果同无性生殖相对的有性生殖有利于负责有性生殖的基因,这也就是存在有性生殖现象的充分理由。有性生殖对个体的其余基因是否有好处,比较而言也就无关紧要了。从自私基因的观点来看,性活动毕竟也就不那么异乎寻常了。
  这种情况非常接近于一种以假定为论据的狡辩,因为性别的存在是整个一系列推论的先决条件。而这一系列推论的最后结果认为基因是自然选择单位。我认为是有办法摆脱这一困境的。但本书宗旨不在于探索这一问题。性毫无疑问是存在的。这一点是真实的。我们之所以能将这种小的遗传单位,或基因,看作是最接近于基本的和独立的进化因素,正是性和交换的结果。
  只要学会按照自私基因的理论去思考问题,性这一个明显的佯谬就变得不那么令人迷惑不解了。例如有机体内的DNA数量似乎比建造这些有机体所必需的数量来得大,因为相当一部分DNA从未转化为蛋白质。从个体有机体的观点来看,这似乎又是一个自相矛盾的问题。如果DNA的"目的"是监造有机体,那么,一大批DNA并不这样做,这是令人奇怪的。生物学家在苦思冥想地考虑,这些显然是多余的DNA正在干些什么有益的工作呢?但从自私的基因本身的角度上看,并不存在自相矛盾之处。DNA的真正"目的"仅仅是为了生存。解释多余的DNA最简单的方法是,把它看作是一个寄生虫,或者最多是一个无害但也无用的乘客,在其他DNA所创造的生存机器中搭便车而已。
  有些人反对这种他们认为是过分以基因为中心的进化观点。他们争辩说,实际上生存或死亡的毕竟是包括其全部基因在内的完整个体,我希望我在本章所讲的足以表明:在这一点上其实并不存在分歧。就象划船比赛中整条船赢或输一样,生存或死亡的确实是个体,自然选择的直接形式几乎总是在个体水平上表现出来。
  但非随机的个体死亡以及成功生殖的远期后果,表现为基因库中变化着的基因频率。对于现代复制基因,基因库有保留地起着原始汤对于原始复制基因所起的同样作用。性活动和染色体交换起着保持原始汤的现代相等物的那种流动性的作用。由于性活动和交换,基因库始终不停地被搅混,使其中基因部分地混和。所谓进化就是指基因库中的某些基因变得多了,而另一些则变得少了的过程。每当我们想要解释某种特性,如利他性行为的演化现象时,最好养成这样一种习惯--只要问问自己:"这种特性对基因库里的基因频率有什么影响?"有时基因语言有点乏味,为简洁和生动起见,我们不免要借助于比喻。不过我们要以怀疑的目光注视着我们的比喻,以便在必要时能把它们还原为基因语言。
  就基因而言,基因库只是基因生活于其中的一种新汤。所不同的是,现在基因赖以生存的方式是,在不断地制造必将消亡的生存机器的过程中,同来自基因库的一批批络绎不绝的伙伴进行合作。下面一章我们要论述生存机器本身以及在某一个意义上我们可以说基因控制其生存机器的行为。

第四章 基因机器

  生存机器最初是作为基因的贮藏器而存在的。它们的作用是消极的--仅仅是作为保护壁使基因得以抵御其敌手所发动的化学战以及意外的分子攻击。在古代,原始汤里大量存在的有机分子是它们赖以为生的"食料"。这些有机食物千百年来在阳光的有力的影响下孳生繁殖,但随着这些食物的告罄,生存机器一度逍遥自在的生活也告结束。这时,它们的一大分支,即现在人们所说的植物,开始利用阳光直接把简单分子建成复杂分子,并以快得多的速度重新进行发生在原始汤里的合成过程。另外一个分支,即现在人们所说的动物,"发现了"如何利用植物通过化学作用所取得的劳动果实。动物要么将植物吃掉,要么将其他的动物吃掉。随着时间的推移,生存机器的这两大分支逐步发展了日益巧妙的技能,来加强其生活方式的效能。与此同时,新的生活方式层出不穷,小分支以及小小分支逐渐形成,每一个小分支部在某一特殊方面,如在海洋里、陆地上、天空中、地下、树上、或其他生活体内,取得超人一等的谋生技能。这种小分支不断形成的过程,终于带来了今日给人类以如此深刻印象的丰富多采的动植物。
  动物和植物经过进化都发展成为多细胞体,每一个细胞都获得全套基因的完整拷贝。这个进化过程始于何时,为什么会发生,整个过程经过几个独立的阶段才告完成,这一切我们都无从知道。有人以"群体"(colony)来比喻动植物的躯体,把它们说成是细胞的"群体"。我却宁愿把躯体视为基因的群体,把细胞视为便于基因的化学工业进行活动的工作单位。
  尽管我们可以把躯体称为基因的群体,但就其行为而言,各种躯体确实取得了它自己的独特个性。一只动物是作为一个内部协调的整体,即一个单位,而进行活动的。我在主观意识上觉得自己是一个单位而不是一个群体。这是意料中的事情。选择的过程有利于那些能同其他基因合作的基因。为争夺稀有资源,为吞食其他生存机器并避免让对方吃掉,生存机器投身于激烈无情的竞争和斗争中去。
  为了进行这一切竞争和斗争,在共有的躯体内存在一个中央协调的系统必然比存在无政府状态有利得多。时至今日,发生于基因之间的交错的共同进化过程已经发展到这个地步,以致个体生存机器所表现的集群性(communal nature)实质上已不可辨认。事实上,很多生物学家不承认存在这种集群性,因此也不同意我的观点。
  就本书在后面章节中提到的种种论点的"可靠性"(新闻工作者用语)而言,幸而这种分歧在很大程度上是学术性的。如果我们在谈论生存机器的行为时反复提到基因,那未免会使人感到厌烦,事实上也没有必要这样做;正如我们谈论汽车的性能时提到量子和基本粒子反觉不便一样。实际上,把个体视为一个行为者,它"致力"于在未来的世代中增加基因的总量,这种近似的提法在一般情况下自有其方便之处。而我使用的亦将是简便的语言。除非另作说明,"利他行为"与"自私行为"都是指某一个动物个体对另一个动物个体的行为。
  这一章将论述行为,即生存机器的动物分支广泛利用的那种快速动作。动物已经变成活跃而有进取心的基因运载工具--基因机器。在生物学家的词汇里面,行为具有快速的特性。植物也会动,但动得异常缓慢。在电影的快镜头里,攀缘植物看起来象是活跃的动物,但大多数植物的活动其实只限于不可逆转的生长。而另一方面,动物则发展了种种的活动方式,其速度超过植物数十万倍。此外,动物的动作是可逆转的,可以无数次重复。
  动物发展的用以进行快速动作的机件是肌肉。肌肉就是引擎,它象蒸汽机或内燃机,以其贮藏的化学燃料为能量产生机械运动。不同之处在于:肌肉以张力的形式产生直接的机械力,而不是象蒸汽机或内燃机那样产生气压。但肌肉与引擎相类似的另外一点是,它们通常凭借绳索和带有铰链的杠杆来发挥其力量。在人体内,杠杆就是骨骼,绳索就是腱,铰链就是关节。关于肌肉如何通过分子进行活动的方式,人们知之甚多,但我却感到下面的问题更有趣:我们如何控制肌肉收缩的时间和速度。
  你有没有观察过构造复杂的人造机器?譬如说,针织机或缝纫机、纺织机、自动装瓶机或干草打包机。这些机械利用各式各样的原动力,如电动马达或拖拉机。
  但这些机械在运转时如何控制时间和速度却是一个更其复杂的问题。阀门会依次开启或关闭,捆扎干草的钢抓手会灵巧地打结并在最恰当的时刻伸出割刀来切断细绳。许多人造机器的定时操作是依靠凸轮来完成的。凸轮的发明的确是个辉煌的成就。它利用偏心轮或异形轮把简单的运转转变为复杂的、带节奏性的运转。
  自动演奏乐器的原理与此相仿。其他乐器,如蒸汽风琴,或自动钢琴等则利用经过按一定模式打孔的纸制卷轴或卡片来发出音调。近年来,这些简单的机械定时装置有被电子定时装置取代的趋向。数字计算机就是个例子。它们是大型的多能电子装置,能够用以产生复杂的定时动作。象计算机这样的现代电子仪器,其主要元件是半导体,我们所熟悉的晶体管便是半导体的一种形式。
  生存机器看来绕过了凸轮和打孔卡片。它使用的定时装置和电子计算机有更多的相同之处,尽管严格说来,两者的基本操作方式是不同的。生物计算机的基本单位是神经细胞或称作神经原。就其内部的工作情况看来,是完全不同于晶体管的。神经原用以在彼此之间通讯的密码确实有点象计算机的脉冲码,但神经原作为一个数据处理单位比晶休管复杂得多。一个神经原可以通过数以万计的接线与其他单位联系,而不仅仅是三个。神经原工作起来比晶体管慢些,但就微型化而言,晶体管却大为逊色。因此,过去二十年来微型化是主宰电子工业的一种倾向。关于这一点,下面这个事实很能说明问题:在我们的脑袋里大约有一百亿个神经原,而在一个脑壳中最多也只能塞进几百个晶体管。
  植物不需要神经原,因为它们不必移动就能生活下去。但大多数的动物类群都有神经原。在动物的进化过程中,它们可能老早就"发现"了神经原,后来为所有的类群继承了下来;也有可能是分别几次重新发现的。
  从根本上说,神经原不过是一种细胞。和其他的细胞一样,有细胞核和染色体。
  但它的细胞壁却形成拉长了的、薄的线状突出部分。通常一个神经原有一条特别长的"线",我们称之为轴突。一个轴突的宽度狭小到只有在显微镜下才能辨认,但其长度可能有好几英尺。有些轴突甚至和长颈鹿的颈部一样长。轴突通常由多股集束在一起,构成我们称之为神经的多心导线。这些轴突从躯体的一部分通向其他部分,象电话干线一样传递消息。其他种类的神经原具有短的轴突,它们只见于我们称之为神经节的密集神经组织中。如果是很大的神经原,它们也存在于脑子里。就功能而言,我们可以认为脑子和计算机是相类似的,因为这两种类型的机器在分析了复杂模式的输入信号并参考了存贮的数据之后,都能发出复杂模式的输出信号。
  脑子对生存机器作出实际贡献的主要方式在于控制和协调肌肉的收缩。为了达到这个目的,它们需要有通向各个肌肉的导线,也就是运动神经。但对基因的有效保存来说,只有在肌肉的收缩时间和外界事件发生的时间具有某种关系时才能实现。上下颌的肌肉必须等到嘴巴里有值得咀嚼的东西时收缩才有实际意义。同样,腿部肌肉要在出现有值得为之奔跑过去或必须躲避的东西时,按跑步模式收缩才有实际意义。为了这个缘故,自然选择有利于这样一些动物,它们具备感觉器官,将外界发生的各种形式的有形事件转化为神经原的脉冲码。脑子通过称为感觉神经的导线与感觉器官--眼、耳、味蕾等--相连。感觉系统如何发生作用尤其使人感到费解,因为它们识别影象的高度复杂技巧远胜于最优良的、最昂贵的人造机器。如果不是这样的话,打字员都要成为冗员,因为她们的工作完全可以由识别言语或字迹的机器代劳。在未来的数十年中,打字员还是不会失业的。
  从前某个时候,感觉器官可能在某种程度上直接与肌肉联系,实际上,今日的海葵还未完全脱离这种状态,因为对它们的生活方式来说,这样的联系是有效的。
  但为了在各种外界事件发生的时间与肌肉收

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