在浩渺无垠的宇宙中,生命无疑是最伟大的奇迹。因为整个宇宙的趋势都是熵增。而生命却是迎着熵的逆流而上,靠消耗大量能量建立一个有序的复杂的局部结构,在混乱的世界里建立起秩序的集合。
研究生命的生物学也因此成了一门具有特殊意义的学科。记得在上“生命科学导论”的选修课时,老师就说过联合国(还是某权威组织)把生物学列为当代最应该学习的学科之一。《science》杂志在2015年公布的涉及物理,化学,计算机科学等的 25个最重要的科学问题中,生物方面的足足占据了13个。
为什么生物学这么重要呢?或许是因为我们一直都有了解我们自己的渴望。我们是谁?我们从哪里来?到哪里去?这虽然被称为哲学的终极问题,但是最有可能找到答案的地方是生物学。
生物学能够构建出我们对于人体,对于人类的系统的认识。
而在生物学里,最神秘最迷人的恐怕非基因学莫属了。
基因是如此独特而又神奇的东西,那是构建出我们整个生命个体的蓝图。在极其长的一条基因链上,只要出现一两个字母的改变,最终就可能造成完全不同的形状。高或矮,美或丑,健康或是得病。
关于基因的研究汗牛充栋,这本《基因组:人种自传23章》应该是目前为止关于基因组的最好的科普书之一了。作者巧妙的在人体23对染色体上每一号染色体选取一个或几个基因形成一个主题,物种,历史,本能,智慧,永生,个性,自由意志等等,讨论了基因组和我们的方方面面,令人受益匪浅。有不少观点甚至是对世界观的颠覆。
看完书,给我印象最深刻的是两点内容:体内的基因组真实面貌和自由意志的讨论。
基因组的真实面貌
大概高中的时候就从科普杂志上了解到:人体内97%的基因都是无法表达成蛋白质的无用的垃圾dna。当时不懂为什么会是这样子的。很久以来,像我一样的很多人,甚至包括相当数量的生物学家眼中,基因组是一本精心设计编写的关于创造生物的组装说明书。是生命设计的蓝图。
“如果人的基因组里有一个什么东西,那么它肯定是为了人的目的而存在的,而不是为了它自己的自私的目的。基因不过是蛋白质的配方。”这是上世纪80年代遗传学家们的普遍思维。
但是深入的研究彻底的打破了这一或许是十分幼稚的想法。
事实是:我们的体内充满了自私的基因。我们体内真正有用的基因只有百分之三。剩下的,其中有相当一部分是病毒dna。即能够转录后靠着逆转录酶复制出一份原来的dna再塞回到基因组里去。这就是为什么会有那么多垃圾dna的一个原因。基因组里到处是病毒dna,垃圾dna。它们之所以那么多,原因很简单,就是因为它们善于复制自己。
想起了存在于qq空间,朋友圈里的那种:“不转不是中国人。”或者“如果不转发,几天内亲人会出事”之类的话。
就像真正的病毒。
然而这还远远不是全部,对这些我们眼中的“垃圾dna”的研究揭示了一个十分令人震惊的可怕的真相。
“自然选择的进化方式不是关于物种,群落或者个体的竞争,而是基因的竞争。而个体或群体只是它们暂时的载体。”
“如果让一个个体要么选择一个安全,舒适,长寿的生活,要么选择有风险,辛苦,危险地繁殖后代,几乎所有动物都选择后者。它们为拥有后代而选择增加自己死亡的几率。实际上,它们的身体被有计划的设计了废弃的过程,叫做衰老。它使动物在达到了生育年龄之后就逐渐开始机能的衰退,或者像枪乌贼或太平洋大马哈鱼那样,马上死亡。除非你把动物的身体看成是基因的载体,看成是基因在让它们自己长生不死的竞赛中的工具,否则这些便无法解释。与给下一代以生命这个目标相比,一个个体在生育之后是否继续存活是次要的。”
我们的身体只是基因这个自私的复制机器的工具,是用完后可以丢弃的载体。所谓的衰老只是基因设计的让工具废弃的程序而已。没有比这更让人胆寒沮丧的结论了。进化第一次成了遗传学的概念。
“基因组里到处都是被乱丢的垃圾,甚至可以说基因组被电脑病毒那样的东西,自私的寄生给堵上了。它们存在的原因很简单很单纯,就是因为它们善于复制自己。”
这或许就是我们人类体内的这份基因组的真实面貌。它不是什么一份蛋白质的配方,不是一份完美的生命的设计图,而只是一块被各色基因争夺的地盘。这里充满了只为自己生存并且不断繁殖下去的自私基因,占据着大部分人体的资源,只留下一小部分给生物个体生存下去必要的资源为“酬劳”。
但是,对于我们人体来说,这些自私的基因就是病毒,是害虫。
“大约35%的人类基因组是各种形式的自私dna。也就是说,想要复制我们自己的基因需要多花费35%的能量。我们的基因组太需要除虫了。”
如果这个说法是正确的,那么,我们研究基因组,并且试图改进基因组,找到抑制衰老的方法,使我们更健康长寿的方法,就不仅仅是医学上的进步,而更是一场反抗基因暴政的战争了。即使这可能会造成些社会伦理问题,也是无比值得支持的行为。
自由意志
基因决定我们的所有性状,个性,天赋,行为。这个说法称为基因决定论。
长久以来,关于基因与自由意志的讨论总是处在这样一个怪异的状况:人们排斥基因对于自由意志的影响;却很乐意接受环境对于个人行为的影响。
但是,环境的影响又何尝不是一种决定论。
“他们否定基因决定论,不过是因为他们建立了其他形式的生物决定论替代它--父母影响决定论或社会环境决定论。很奇怪的是有那么多作者捍卫人类的尊严不受基因的统治,却似乎很高兴接受我们的环境的统治。”
基因决定论与环境决定论,后者一定比前者更好吗?
一位研究孪生子的心理学家林登•伊弗斯说:“自由是站起来超越环境限制的能力,这个能力是自然选择赋予我们的,因为它具有适应性......如果你要被推着走,你是宁愿被你的环境推着走,还是被你的基因推着走?环境不是你,而基因在某种意义上说就是你。”
“自由在于表达决定你自己的那些因素,而不是决定别人的那些。“决定”不是区别所在,谁是决定因素的之人才是区别所在。如果自由是我们想要的,那么最好是让来自于我们内部的力量来决定我们,而不是让其他人内部的力量来决定。”
基因一定程度上决定了我们的性格,行为。但是环境的影响同样重要。
“自由的反面是强制,而不是因果决定。”
“压力可以改变基因的表达,基因的表达又可以影响对压力的反应。人类的短期行为是无法预测的,但是长期行为却大致可以。这样,在一天中的任何一个时刻我可以选择不吃饭,我有不吃饭的自由,但是几乎可以肯定,在那一天之内我是要吃饭的。我吃饭的时间可能会由很多因素决定--我的饥饿程度(部分由我的基因决定),天气(由众多外界因素以混沌方式决定),或者是另外某人决定问我要不要去吃午饭(他是一个做事有因果的个体,我无法控制他)。这些基因与外界影响的相互作用使我的行为无法预测,但是它们并非没有决定我的行动。在字词的空隙里,有着自由。”
我们不总是在基因的统治下瑟瑟发抖。相反,基因是需要被激活的。而外界事件,或者说自由意志控制的行为,可以激活基因。这就是反驳基因决定论的最有力论点。
“精神驱动身体,身体驱动基因组。”
“你成为一个罪犯的机会是由你大脑里的化学成分决定的。但是这并不是像人们通常假设的那样,意味着你的行为不会被社会环境改变。正相反:你的大脑里的化学是由你接收到的由社会环境传来的信号所决定的。生物结构决定行为,社会又决定生物结构。”
“情绪,思维,个性,行为,真的是由社会环境决定的,但是这又不意味着它们不是由生物结构决定的。社会对行为的影响是通过启动和关闭基因而完成的。”
嗯,这似乎是个大同的结局。
其他
还有其他很多有意思的知识,观点。
比如物种间的基因交换:
“现在,绝大多数的生物都不可能从它们父母以外的任何地方得到基因了,但是过去却不一定如此。即便是今天,细菌也可以通过吞掉其他细菌来得到它们的基因。在过去某一阶段,也许有过很普遍的基因交换,甚至基因“盗窃”。”
“因此,存在于我们所有人身体里的基因,也许来自很多不同的“物种”。”
所以像我这样害怕蜘蛛之类的昆虫的人,这部分基因很可能是来自于被它们捕食的更小的物种刻在基因中的对于这类昆虫的畏惧。其实这和胆小与否无关,只是基因带来的影响。
进化上,细菌比我们更高级:
细菌繁殖一代的速度远比人类快得多,因此变异,进化也比人类快得多。人类有更多的基因,而细菌丢掉了很多无用的基因,能生存的更高效,也就是其实细菌比我们进化的更加高级。
一夫一妻制的生物学支持:
“现代的黑猩猩里,南方古猿里和最早的类人猿化石里,雄性是雌性的一倍半大,在现代人里这个比例小得多。这是史前记录里最受忽视得事实之一。它意味着这个物种得交配方式发生了变化。黑猩猩那种多配偶的,短暂的性关系,大猩猩那种“妻妾成群”的多妻制,被一种类似于一夫一妻制的形式所代替,身体大小方面性别差异的减小就是一个清晰的证据。”
所以一夫一妻制实际上在进化论上就已经被定下来了。
我们对于基因的了解还很浅薄:
“人类基因名录里我们看不到它能告诉我们人类有多少潜能,而是一个疾病名单。这个基因会造成什么病,那个基因又会造成什么病。好像基因的作用就是用来造成疾病的。而事实上这和用得什么病来定义器官一样荒谬。比如肝脏的功能是得肝硬化,心脏的功能是得心脏病一样。而之所以现在的基因名录会给我们以这样的印象,恰恰是因为我们对于基因还是太过无知了。”
“但是,用它们可能导致什么疾病来定义基因,跟用人体器官能得什么病来定义这些器官一样,有些荒唐。好像是在说:肝脏的功能是得肝硬化,心脏的功能是得心脏病,大脑得功能是中风。基因名录之所以如此,不是因为它反映了我们对于基因得了解,而是反映了我们对于基因的无知。对于某些基因来说,我们对于它们的了解仅限于它们出故障的时候会导致什么疾病,这是事实。但这只是关于这些基因的所有知识里细微得可怜的一个信息,而且还误导性极大。”
先有鸡还是先有蛋:
终于知道了“先有鸡还是先有蛋”问题的答案:先有蛋。蛋是在鸡出现之前很久就有了的--爬行类动物是所有鸟类的祖先,它们是下蛋的。
基因组是一部存在生命体内的书。它记载着我们生命的配方和历史。对于有成熟文字之前的历史,乃至更加久远的远古的历史,考古上除了寥寥无几的化石之外,没有多少史料。但是基因组却是一本从远古第一个dna生命以来一直流传下来的史记。对它的解读,总有一天会让我们明白生命诞生的历史与最终的奥秘。而那值得我们所有人去期待。