基因是一種DNA分子,它存在于我們的每一個(gè)細(xì)胞當(dāng)中,控制著我們體內(nèi)某種特定蛋白質(zhì)的合成,對(duì)回答“我們是誰(shuí)”這一問(wèn)題至關(guān)重要。同時(shí),基因也為我們帶來(lái)了新的藥物、診斷試驗(yàn)、親子鑒定和轉(zhuǎn)基因作物。
關(guān)于基因,我們?nèi)杂性S多迷惑亟待解決。例如,如果我的一級(jí)親屬患有癌癥,是否意味著我有“癌癥基因”呢?如果人們?cè)谑鲿r(shí)代的化石之中發(fā)現(xiàn)了我的基因,是否意味著我很原始呢?“自私基因”的存在,是否意味著人類的本性是自私的呢?
開(kāi)辟分子生物學(xué)新學(xué)科
1938年,密蘇里大學(xué)的美籍生物學(xué)教授艾迪生·久利克在《生物學(xué)季評(píng)》上發(fā)表了兩篇引人注目的論文,其內(nèi)容涉及基因的性質(zhì)。但在這兩篇論文發(fā)表之后不久,人們便發(fā)現(xiàn),基因是由脫氧核糖核酸(DNA)所構(gòu)成的。這一重大發(fā)現(xiàn)使得這兩篇論文如今已無(wú)人問(wèn)津。
其實(shí),在基因的化學(xué)性質(zhì)得到證實(shí)之前,人們對(duì)基因的認(rèn)識(shí)程度在這兩篇論文之中就已經(jīng)得到了精彩的呈現(xiàn)。
久利克指出,基因位于細(xì)胞核內(nèi)的染色體之中,它有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu),并且以某種方式指導(dǎo)著酶的合成及生物有機(jī)體的發(fā)育。通常情況下,基因在代代相傳之間會(huì)保持穩(wěn)定,而其偶然發(fā)生的變化被稱為基因突變。基因突變可以在種群內(nèi)擴(kuò)散,并且是自然選擇進(jìn)化的基礎(chǔ)。
久利克的這兩篇論文說(shuō)明,若想了解我們對(duì)基因的現(xiàn)代認(rèn)知從而何來(lái),那么就要回溯到1953年沃森和克里克發(fā)現(xiàn)著名的“雙螺旋”結(jié)構(gòu)之前。
在艾迪生·久利克的論文發(fā)表之后不久,兩個(gè)完全獨(dú)立的研究領(lǐng)域促成了我們對(duì)基因的現(xiàn)代認(rèn)知,它們相互融合,開(kāi)辟了分子生物學(xué)這門(mén)新科學(xué)。這兩個(gè)研究領(lǐng)域,分別是通過(guò)生物實(shí)驗(yàn)所進(jìn)行的遺傳研究,以及針對(duì) DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的研究。
從無(wú)人所知到無(wú)人不知
其實(shí),18世紀(jì)之前,有關(guān)遺傳的可證推測(cè)寥寥無(wú)幾,甚至“遺傳”這個(gè)詞都未曾出現(xiàn)。在那之前,雖然存在大量關(guān)于動(dòng)物育種以及“血統(tǒng)”的模糊概念,但這些觀點(diǎn)都是在對(duì)繁殖不甚了解的情況下得到的。
第一次系統(tǒng)性的農(nóng)業(yè)動(dòng)物育種開(kāi)始于18世紀(jì)。一位來(lái)自英國(guó)迪士利(毗鄰拉夫伯勒)的綿羊育種專家羅伯特·貝克維爾,培育出了一個(gè)被稱為新萊斯特羊的品種。
相較于之前的品種,這個(gè)品種的羊生長(zhǎng)速度更快,產(chǎn)肉更多。新萊斯特羊的培育方式是將最優(yōu)質(zhì)的公羊和母羊交配,創(chuàng)造出一個(gè)可育的子代綿羊品種,如此一來(lái),親代的優(yōu)良性狀得以穩(wěn)定地遺傳下去。
貝克維爾的育種經(jīng)驗(yàn)傳達(dá)著這樣的理念,遺傳包含了對(duì)于親代(父本和母本)不同性狀(俗稱動(dòng)物表現(xiàn)特征)的融合或平均化。動(dòng)物育種專家當(dāng)然相信性狀的融合,因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)動(dòng)物交配,以及測(cè)量諸如身高、體重或生長(zhǎng)速度等特征來(lái)觀察到這一點(diǎn)。
但是,此種混合遺傳理論卻與達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)相背離。
到了19世紀(jì)中葉,也就是達(dá)爾文開(kāi)展研究工作的年代,科學(xué)家們已經(jīng)廣泛接受了生物進(jìn)化的事實(shí),而這一理論主要是基于在化石記錄中所觀察到的變化。
達(dá)爾文及其同時(shí)代的阿爾弗萊德·華萊士所做研究的真正影響在于:他們?yōu)槿藗冊(cè)谏镞M(jìn)化過(guò)程中所觀察到的生命個(gè)體變化提供了一種真實(shí)可信的解釋機(jī)制,而這便是自然選擇學(xué)說(shuō)。
這一理論可以簡(jiǎn)單地概述為:如果一個(gè)動(dòng)物或植物種群中的個(gè)體之間存在某些性狀上的差異,而這些性狀是可遺傳的,并且影響到繁殖的可能性,那么該種群的個(gè)體將不可避免地在世代間出現(xiàn)繁殖差異化。
那些對(duì)于繁殖有利的性狀將變得更加常見(jiàn),并且最終取代其他性狀。性狀改變的方向和速度由客觀自然條件所決定,這些選擇條件將導(dǎo)致不同性狀生物個(gè)體的繁殖能力出現(xiàn)差異。自然選擇學(xué)說(shuō)似乎極具說(shuō)服力,這尤其體現(xiàn)在達(dá)爾文的《物種起源》之中,他通過(guò)大量博物學(xué)證據(jù)來(lái)支持這一理論。
假設(shè)某一個(gè)體由于擁有某種較為稀有的特殊性狀而在繁殖方面優(yōu)于其他個(gè)體,該個(gè)體就很可能會(huì)與缺乏這種性狀的個(gè)體交配,接下來(lái),后代會(huì)以一種稀釋形式擁有這種性狀。經(jīng)過(guò)三四代后,這種優(yōu)勢(shì)性狀將被稀釋殆盡。因此,自然選擇只會(huì)發(fā)生在幾代之內(nèi),這并不足以改變整個(gè)繁殖種群,除非這種新性狀所帶來(lái)的繁殖優(yōu)勢(shì)極為顯著。
達(dá)爾文本人也深知這一問(wèn)題,但他也反對(duì)生物進(jìn)化過(guò)程之中會(huì)出現(xiàn)跳躍式變化的觀點(diǎn)。他認(rèn)為進(jìn)化是通過(guò)許多微小的變化,以一種平穩(wěn)且難以察覺(jué)的方式進(jìn)行的。
一些學(xué)者據(jù)此論點(diǎn)得出了合乎邏輯的結(jié)論,那就是造成進(jìn)化的遺傳因子必定有著極大的影響力,如此一來(lái),充分的選擇便可以發(fā)生在它們被稀釋掉之前,而這種性狀也就有可能變得足夠普通,以至于擁有該性狀的個(gè)體之間得以交配,使其在后代身上不再被稀釋。
事實(shí)上,混合遺傳依然是自然選擇理論無(wú)法回避的一個(gè)棘手問(wèn)題。
早在1866年,格雷戈?duì)?middot;孟德?tīng)柧吞岢隽私鉀Q這個(gè)問(wèn)題的方案。他認(rèn)為,遺傳因子表現(xiàn)為離散的單位,即每個(gè)親本為每個(gè)后代提供一對(duì)遺傳因子中的一個(gè),后代的性狀表現(xiàn)取決于遺傳因子的具體組合情況以及遺傳因子之間顯隱性的規(guī)則。
不過(guò),遺憾的是直到1884年孟德?tīng)柸ナ溃l(fā)現(xiàn)的遺傳學(xué)基本原理仍未被世人所知。
多維度展現(xiàn)基因魅力
雖然這是一本沒(méi)門(mén)檻的生命科學(xué)入門(mén)指南,但讀者還得有點(diǎn)耐心來(lái)讀,譯者保留了原文的某些語(yǔ)言習(xí)慣。書(shū)中除了再現(xiàn)經(jīng)典遺傳學(xué)的高光時(shí)刻——如格里菲斯的肺炎鏈球菌實(shí)驗(yàn)如何為發(fā)現(xiàn) DNA的遺傳功能埋下伏筆,艾弗里的轉(zhuǎn)化因子研究如何為雙螺旋的發(fā)現(xiàn)鋪路——也較為深刻地討論了一些爭(zhēng)議性議題。
關(guān)于“種族”的生物學(xué)基礎(chǔ),作者明確指出,傳統(tǒng)種族分類的遺傳依據(jù)極其薄弱,族群內(nèi)的遺傳差異一點(diǎn)不比族群間的少,人類基因組的多樣性更多體現(xiàn)為個(gè)體差異而非群體差異。對(duì)于智力遺傳的爭(zhēng)議,他避免陷入“基因決定論”的窠臼,但也沒(méi)有否認(rèn)遺傳率的存在,同時(shí)說(shuō)明這類復(fù)雜的“智力”性狀是多基因的各類組合和文化教育共同作用的結(jié)果,避免了“宿命論”的誤區(qū)。
此外,書(shū)中還列舉了多個(gè)相對(duì)高發(fā)的單基因遺傳疾病,是理解孟德?tīng)栠z傳定律很好的范例。
本書(shū)的獨(dú)特價(jià)值在于其多維度的內(nèi)容架構(gòu)。從達(dá)爾文與孟德?tīng)柕母艨諏?duì)話,到“現(xiàn)代綜合論”統(tǒng)一進(jìn)化與遺傳,科學(xué)史的脈絡(luò)貫穿始終。讀者不僅能了解“基因是什么”,更能理解“基因?yàn)楹稳绱硕x”,從遺傳學(xué)視角理解“我是誰(shuí)”這一哲學(xué)問(wèn)題。
這種視角消解了科學(xué)的權(quán)威感,還原了其探索科學(xué)的本質(zhì),同時(shí)讓作為實(shí)驗(yàn)室研究對(duì)象的基因,走進(jìn)了我們生活的方方面面。
例如,書(shū)中對(duì)“癌癥基因”的澄清(多數(shù)癌癥源于體細(xì)胞突變而非遺傳)。癌癥也被稱為遺傳病,是因?yàn)檫z傳物質(zhì)發(fā)生了改變,但體細(xì)胞的突變是不能遺傳給下一代的,作者據(jù)此糾正了社會(huì)上流行的誤解。
在這本書(shū)里,科學(xué)不再是冰冷的公式,而是充滿溫度的人類史詩(shī);基因不僅是雙螺旋的結(jié)構(gòu),更是連接過(guò)去與未來(lái)、個(gè)體與物種的永恒紐帶。
書(shū)名:《基因》
作者:(英國(guó))喬納森·斯萊克
譯者:魏冉、張松
定價(jià):39.00元
出版年月:2025年3月
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