自私的基因: 第十三章  基因的延伸(1)

自私基因理论核心中有个矛盾很令人不安,这个矛盾存在于基因与生命的载体——生命体之间。一方面,我们已经得到一个漂亮的故事:独立的DNA复制因子如羚羊般灵活,它们自由奔放地随世代相传,在一次性的生物容器中临时组合,而不朽的双螺旋则不停改组演替,在形成终将腐朽的肉体时磨炼,最终走向各自的永恒。另一方面,如果我们只观察生命个体本身,每一个生命都是一台自成一体的仪器,它完美无缺,复杂精密,却又统一结合,组织紧密。生命体并非只是一个松散临时的基因组合所构成的产品。在精子与卵子即将开启一个新的基因混杂过程时,这些天人交战的基因载体们并非刚刚认识彼此。生命体以其专注一心的大脑,协调着肢体与感觉器官进行合作,以完成各种生物目的。作为载体,它的工作已臻极致。

在本书的一些章节里,我们已经考虑过将个体生物看做一个载体,这个载体的任务是努力扩大传递基因的成功率。我们想象个体动物进行着复杂的考虑,计算着各种行为的基因优势。但在另一些章节里,这些基础的理性思维则是从基因角度出发考虑的。如果失去了基因的角度,生命体便失去“关照”其繁衍成功率与亲属的理由,而会转而考虑其他因素,比如它自身的寿命。

这两种对于生命的思考方式之间的矛盾如何解决?我曾经在《延伸的表现型》一书中尝试回答这个问题。这本书是我职业生涯中最高的成就,是我的骄傲与乐趣。本章节是该书几个主题的简要概括,但我更希望你们合上现在手中这本书,打开《延伸的表现型》开始阅读。

达尔文主义的自然选择一般不直接作用于基因本身。DNA隐藏于蛋白质中,包裹于细胞膜里,与世隔绝,不为自然选择所见。即使自然选择试图直接选择DNA分子,它也找不到任何选择规则。所有基因看似相同,就像所有磁带在外表上看来都无甚区别一样。它们的不同之处在于其在胚胎发育过程时发挥的作用,还有进而对生物体的不同外表与行为的作用。成功的基因对胚胎有良性影响,即使环境中还有许多其他基因也同时作用于同一个胚胎。这里的良性影响指的是它们让胚胎有可能成功发育为健康的成人,而此成人则有可能制造后代,将相同的基因传递给子孙。有一个专业词汇“表现型”,专用于基因的生物表征,也就是一个基因相对于其等位基因在发育中对生物体的作用。举个例子,一些基因的表现型为绿颜色的眼珠。不过事实上,大部分基因都有超过一个以上的表现型:比如绿眼睛和卷发。自然选择会偏爱某一些基因而摈弃另一些基因,这取决于基因的作用结果——表现型,而不是基因本身。

达尔文主义者通常只选择那些表现型有助于或有害于生物体生存或繁殖的基因予以讨论。他们倾向于不考虑基因本身的利害。部分原因是这个理论核心的矛盾。比如,某个基因也许有助于提高捕食者的奔跑速度。捕食者的身体——包括所有基因——都会因其较快的奔跑速度而获得成功,它的速度有助于其生存、繁衍后代,更多地传递自身基因,包括那个加快奔跑速度的基因。理论的矛盾迎刃而解,于基因有利者亦有利于整个生命体。

但如果这个基因的表现型只对其有利,却对整个身体的其他基因有害呢? 这个问题并非异想天开。有一个意味深长的现象便是既存实例:减数分裂驱动。你也许还记得,减数分裂是一种特殊的细胞分裂,染色体的数目减半,产生精细胞和卵细胞。正常的减数分裂是一个绝对公平的抽奖项目。在每一对等位基因中,只有幸运的那个可以进入给定的精子或卵子。但它分配的概率相当平均。如果拿许多精子(或卵子)取平均数以计算一对等位基因的不同数目,你将发现,其中的一半将得到一个等位基因,另一半则得到另一个等位基因,如同掷硬币一般公正。事实上,掷硬币看似随机,也有许多物理因素叠加式地影响着这个过程,比如环境中的风速、掷硬币的力度等等。减数分裂也是一个物理过程,受基因影响。如果有一个基因的存在,并不作用于那些类似于眼睛颜色或头发形状之类显然的形状,而作用于减数分裂本身呢?比如说,这个基因可以促使自身在减数分裂中进入卵子。事实上,这种基因确实存在,名为分离变相因子。它们的工作原理简单而无情:在减数分裂时,分离变相因子广泛取代其等位基因以进入精子(卵子)。这种过程便是减数分裂驱动。甚至在该基因将对整个身体的形状,也就是全部基因产生致命的效果时,减数分裂驱动也可能发生。

在本书中我们已知道,生物可以用巧妙的方式“欺骗”他的社交同伴。而现在,我们则讨论单个基因欺骗与它们共享同一身体的其他基因。基因学家詹姆斯·克罗(James Crow)称他们为“破坏系统的基因”。有一个著名的分离变相因子为老鼠的t基因。当老鼠有一对t基因时,它们便会幼年夭折,或者胎死腹中。因此t基因在纯合子状态时,对生物体是致命的。如果一只雄性鼠只有一个t基因,可以正常健康地生活。然而,如果你检验一下这只雄鼠的精子,你将发现它有近95%的精子含有t基因,只有5%为正常的等位基因。这比我们正常想象的50%比率要高出许多。如果在野生群体中,一个t基因由变异而产生,它将立即星火燎原般地遍布整个种群。既然这个减数分裂的分配如此不公,t 基因又怎能不占尽天机?由于它传播迅速,种群中的大量老鼠会从父母处遗传得一对t基因,使得整个族群很快趋向灭绝。已有证据表明,t基因传染病式的疯狂传播曾使野鼠彻底灭绝。

并非所有分离变相因子都如t基因一般具有极强的毁灭性。大部分只会导致一些不良的后果(几乎所有基因的副作用都是不良结果,一些新变异只会在优不敌劣时才会传播。如果良性作用与不良作用同时发生于生物体中,其结果依然有助于整个身体。但如果对身体只有不良作用,而基因则独享好处,其结果对于生物体则是灾难)。除去这些有害的副作用外,如果变异产生了分离变相因子,它则一定倾向于在种群中传播。自然选择(最终毕竟还是发生于基因层面)偏爱分离变相因子,即使这对于生物体本身可能是灭顶之灾。

虽然分离变相因子存在于世间,它们并不常见。但我们要追问:它们为何不常见?这其实也相当于问:为什么减数分裂通常如掷骰子般公平分配?只有我们理解为什么生物存在时,这个答案才会水落石出。

许多生物学家认为生物的存在理所当然,这可能是因为它的构成部件完整无缺,浑然一体。生命的问题通常集中在生物层面。生物学家不停问:为什么生物这么做?为什么生物那么做?他们会问:为什么生物聚集成社会群体?却不问(虽然他们更应该问):为什么有生命的物质们最初组成了生物?为什么海洋不能如原始状态一般,自由漂浮着独立的复制因子?为什么古老的复制因子要聚集定居于肉体里?为什么这些肉体——正如你我般的个体生物——如此庞大,又如此复杂?

许多生物学家甚至很难发现这其实是一个问题,因为他们自然而然地在个体生物层面提出问题。一些生物学家走进微观,将DNA看做生物体用以复制自身的工具,就像眼睛是生物体观察世界的工具一样。这本书的读者们就会发现这种错误的荒谬,认识非凡的真相。他们也将会认识到另一种态度:自私基因角度的生命层面也有许多问题。这个问题——几乎与前者完全相反——则是:为什么生物体会存在于世间,如此天然庞大,浑然一体,目的明确,迷惑了生物学家,使他们完全把问题搞错了次序?为了解决我们的问题,我们需要从清除大脑中的旧思想开始,不再把生物作为理所当然的事物。这种用以改变思想的工具,我把它称为“延伸的表现型”。在这里,我开始作出改变。

在传统的定义里,基因的表现型可见诸其对身体的作用。但我们将看到,基因的表现型需要从其对整个世界的作用这一角度去思考。一个基因也许只能局限于其代代相传的生物体内。但这只是部分事实,不是我们的定义。要记住,基因的表现型是用以在下一代中撬动自身的工具。我还要补充,这个工具也许不只限于此生物个体。这是什么意思?生物制造的工具便是一个例子,比如海狸的河坝、鸟巢与石蚕蛾的房子。

石蚕蛾是一种其貌不扬的棕色昆虫,当它们笨拙地在河面上飞舞时,一般不会引起我们的注意力。在化蛹前,它们需要经历一个很长的幼虫期,在河底闲庭信步。而石蚕蛾的幼虫与成虫期截然不同,是地球上最神奇的生物之一。它们在河床上收集各种材料,利用自身制造的黏合剂,技艺精湛地为自己建造了一座管状房屋。这个房屋是可移动的,随着石蚕蛾一同行走。与蜗牛壳和寄居蟹房子不同的是,石蚕蛾的房子是自己亲手建造的,而不是靠天资生长或觅得的。石蚕蛾会用树枝、枯叶的残片、小蜗牛壳等作为建筑材料。最神奇的要数那些建于石头上的房子。石蚕蛾仔细挑选石头,抛弃那些相较墙缝过大或过小的石头。它甚至会旋转石头,以寻求最合适的拼接。

为什么石蚕蛾的行为让我们如此惊讶?从另一个角度来说,我们应该会更欣赏石蚕蛾的眼睛或肘关节的结构,而不是它相对简单的石头房子。无论如何,眼睛和肘关节要比房子更复杂,更有“设计”感。然而,因为石蚕蛾与我们一样,眼睛与肘关节都是在娘胎中发育而成的。事实上,虽然听似不合逻辑,但我们对这些房子印象更加深刻。

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