第三课 基因与进化

双螺旋结构


来自人文课堂,主讲老师谢田,我只是一个知识的搬运者和整理者。

生命做出的所有选择,都是为了生存和繁衍。生命有一种本能,既不要求自己的后代100%传承,也不要求100%创新,而是找最合适的方式。条件适宜,那就传承多一点,再度适应环境;环境恶劣,那没办法,只有大胆创新才有生存的机会,那就创新多一点,达到更新的结果,从而生存与繁衍。

自私基因论

上节课还留下了一个问题:自私基因理论认为基因只是想把自身传递下去,那你有没有发现自私基因在某些地方出错呢?

先来看看自私基因理论的基本逻辑:生命的传承在于传递亲代,即上一代的基因,为了基因的传承,很多东西都可以舍弃,包括自己的生命。

看到动物世界的人,一定对一个场面特别熟悉,那就是动物大迁徙。为了生存和繁衍,不得不去找水源更充足,食物更丰富的栖息地,但其中惊险万般。看看角马就知道,每年都要跨河,但河里有着最强壮的捕食者——鳄鱼。想要跨过河流,必须过了鳄鱼这一关,这时角马就会出现一个令人惊叹的场面——自我牺牲。为了让年轻的角马平安渡河,为了让自己的基因可以传承下去,年老的角马就会冲上前,以自我牺牲的方式来换取生命的延续。这种为了基因传承的例子还有很多,在蚂蚁遇到火灾时,蚂蚁会自动包成团,而且永远是老的病的在外层,保护弱小仿佛是动物界的传统,只为了让基因可以延续下去。

当然不仅是动物会做出这样的行为,我们人一样会做出类似的行为。

有一个著名的实验是这样做的,很简单,就让志愿者靠墙站立,大腿小腿成一条直线,看着很简单吧,但坚持两分钟就会发现很累。这时,如果工作人员跟受试者说,坚持得越久得到的报酬越多。当然这个受益人不一定都是被试者,有可能是被试者的父母,妻儿也可能是他们的堂兄弟表姐妹,实验结果表明,当获得报酬的受益人是自己时坚持的时间最长。而且随着受益人与被试者的基因相似程度越多,站得就越久。想想看,生活中是不是有很多这种例子呢?不管是人还是动物都会自发地去为保持自己的基因而努力。

那么如果说传递基因是最重要的,那个体的复制就是就可靠最重要的方法啊。但是事实胜于雄辩,特别是有克隆技术以后,更是打破了这个理论。因为想传承亲代,那么很简单啊,直接克隆啊。但事实并不是这样的,我们都在找异性去繁衍下一代。而且,近亲结婚是有更大机率去获得与亲代相似程度更高的基因,但为什么不允许近亲结婚呢?因为近亲结婚是不适合生命的传承和发展的。因此,自私基因理论有其正确的地方,但是还不完善

生命的进化

DNA

生命诞生的过程与环境是密不可分的,环境会倒逼着生物去进化,因为这样才能更准确地反映环境,从而达到自身的生存和发展。环境自始至终都是复杂,资源是稀缺的,那为了生存,只能进化。从无机物到最简单的有机物,有机物经过简单的自我复制来达到应付环境变化的要求,那要想正确反映环境,就要求个体必须携带储存更多的信息。想要储存更多的信息就只能复制吸收更多的元素,自身规模更大,结构更复杂,就是这样一步步复杂,一步步升华。生命的突破是一个和环境不断博弈的过程。最终积累足够大的数量之后,发生了质变,由前生命体升华为生命体。

而最早携带大量信息的载体可能是RNA,比其他所有的化学元素承载的信息都要多。虽然信息多,但RNA是不稳定的,那就要接着进化,终于出现了DNA。DNA是无比稳定的,因为它是双螺旋结构的。如果把我们体内的一条DNA拖出来,大概有2米长。而所有的生命体都有DNA,DNA可以携带非常多的信息,可以做任何事情,可以变成人,可以变成兔子,可以变成老虎……只有储存的信息越多,才能在复杂的环境生存下去。看看我们现在的世界就知道,20年前,一个大学生用三到四年在学校学来的知识就可以应付接下来40年的工作生涯,因为那时候的知识更新换代比较慢。但是现在呢?现在完全不行了,世界越来越在惩罚不学习的人,所以我们一刻不敢懈怠。所以,想要生存发展下去,就必须更复杂。环境在倒逼着基因自身做出变化。

两性繁殖

看看我们周围的世界,可能有北京人,有上海人,有广东人,还有外国人,每个人的口音还不一样,人类世界是有口音,但是生物界是没有口音,因为这个世界只成功了一次,那就是DNA。DNA是生物界的通用语言,不管是人类还是细菌都是通用的。

细菌之间会不断出现融合交流,来达到进化的目的,我们人类也不例外。我们人类的祖先是智人,但我们身体里面的基因不仅仅是来自直属的智人,还有一些基因是病毒带来的基因形成的。但是最初的病毒对于我们哺乳界的进化是有恩惠,早期胚胎就是通过病毒携带来的基因而形成的。所以基因之间是可以通过交流合作来达到成长进化的目的,这种进化不仅仅是生命个体的发展,更重要的是达成整个生物界的大发展。

地球上存在最早的生命是细菌。细菌是地球上现存最古老的生命也是最成功的生命。地球上的细菌有多少呢?1百万亿吨。我们身上随处都有细菌的存在,细菌可以帮助我们消化,可以帮助我们吸收,细菌无处不在。恐龙可以灭亡,但细菌不会,细菌比小强还不知道顽强多少倍。细菌有多顽强呢,在南极冰盖3700多米的冰乳里面都发现有细菌存活。那里气压强度是350个大气压,那里完全黑暗,没有一点光,而且与外界空气隔绝几百万年,可想细菌的生命力有多强。即使细菌的生命力这么强,但依然面临着环境变化和资源稀缺的压力。在压力之下,就会有一部分细菌被迫发生改变,于是出现最开始的单细胞生物,单细胞又进化为多细胞。出现多细胞之后,这个生物界进入了快速发展时期,多细胞又进一步进化为早期动物,又继续发展为成熟动物。从最早生活在海底的恰尼虫,到第一只爬上陆地的海洋动物,从软体类动物到节肢类动物到脊椎动物,一步步地复杂,一步步地更能适应环境,乃至现在的我们人类可以通过强大的意识来改造环境,这是生命的奇迹。生命从无到有,是宇宙的大突破,从单细胞到多细胞的进化也是宇宙的大突破,最终迎来了生命的大繁荣。

但是动物产生之后,动物自身有优势也有劣势。劣势是原来生命的进化是靠DNA的更改,DNA是生命的设计图,适合生存的就留下,不适合的就舍弃来实现的。但是变成动物之后,DNA成长的速度变慢了,怎么慢呢?举个例子就知道了。以前的南极是有大量捕猎的,蓝鲸、企鹅、海豹达到了濒临灭绝的程度。所以在50年前,订立了南极条约,不准大规模捕猎。现在再去南极看看,可以看到遍地的企鹅还有海豹,但是蓝鲸依然很少,为什么?因为企鹅和海豹都是一年一生的,而蓝鲸25年一生,和人类差不多。所以50年的时间,企鹅可以更新50代,但是蓝鲸却只有2代,因此蓝鲸想恢复之前的繁荣还需要很长很长的时间。再看看细菌,一天好几代,细菌可以靠DNA的迅速繁衍,以量变来追求质变,从而推动进化。但是动物不行,动物没有那么多时间。那怎么办呢?动物找到了一个新的方法,那就是两性繁殖。两性繁殖不再是单纯对自身基因的简单变化,而是50%的基因大交换。通过DNA的大交换来推动进化,使我们的基因能够更精准的反映环境变化。

生命的进化是一个奇妙的过程,当你去仔细回味,追本溯源时,你会对自己现有的生命体生出油然敬佩之感,这可是46亿年进化的成果。生命进化史,才是真正的大诗篇。

愿你我都热爱生命。

课后问题:人有喜怒悲哀,动物也有,那为什么动物要有情绪呢?情绪在动物的进化中起着何种作用呢?

欲知后事如何,请听下回分解——情绪的产生。

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