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基因时代的终结者 (3)---拉马克 vs. 达尔文 精选

已有 5327 次阅读 2008-7-28 04:36 |个人分类:生物物理-biophysics|系统分类:科普集锦| gene, DNA-mania, evolution, Lamarckism

拉马克主义(Lamarckism)是生物进化学说之一,为法国博物学家拉马克所创立。他认为生物在新环境的直接影响下,环境变化了,习性改变,使得生活在这个环境中的生物有的器官由于经常使用而发达,有的器官则由于不用而退化,这就是“用进废退”。这种由于环境变化而引起的变异能够遗传下去,这就是“获得性遗传”。并认为这样获得的后天性状可传给后代,使生物逐渐演变,且认为适应是生物进化的主要过程。

DNA结构被发现后,人们通常认为遗传性状由基因决定,拉马克主义被认为是把获得性状遗传给后代的过程过于简单化,于是落在故纸堆里没人问津了。长颈鹿脖子越用越长,这几乎都被作为笑谈了。Denis Nobel 举了一个精彩的例子,我将其译为一个中国版本,让我们重新认识拉马克主义。

 

镜花缘之拉马克 vs. 达尔文

镜花缘中的秀才唐敖和林之洋、多九公三人出海游历各国,假设他们出行是由纳米公司赞助,所以乘坐的是纳米船,看到的风土人情都是细胞的尺度。某日,唐和林、多九公道了某处岛屿,岛上的居民千奇百怪200多个村落,有圆滚滚的大胖子,有细竹杆的瘦高条,有干巴巴的老头子,有水汪汪的妙龄女子。奇怪的是,岛上的居民的基因都完全相同,并无二致,但是他们的模样千奇百怪。村落相异,模样不同,有的做挑夫,有的去浇水,有的管纺线,有的去打仗。而同一个村落的居民,由其环境而定,都长得一模一样。并且他们生的子女,都继承了环境而定的模样,高矮胖瘦,完全一样。唐、林等人大为惊讶,这不是拉马克主义(Lamarckism)的明证么?遗传性状居然不由基因所决定,获得的后天性状居然可以传给后代。 这该不是偶然罢。他们起舵再行,到了另一座岛屿。让他们更为惊讶的是,这座岛屿上的居民也大约是200多个村落,居民的基因全然相同,但形态各异,并且它们的基因与上一座岛屿居民的基因并不相同。他们再到另一座岛屿,情况依然。最让人惊讶的是,这些岛屿跟大陆板块一样,会发生漂移。当两座岛屿足够近的时候,便会出现一条水路,然后有一队勇士手持锋利的梭镖,奋勇向另一座岛屿前进,环境险恶,许多人在途中便丧生。终于有勇士突破禁备森严的宫殿,此时闪电划过长空,勇士与宫殿融为一体。不久这座宫殿一分为二,二分为四,最后成长为一座新的岛屿。

 

 

Fig. 1 人体大约有200多种不同的细胞

 

我想此时你已经猜到,这些岛屿并非他指,正是我们人类本身。人体大约有200多种不同的细胞,包括骨细胞、神经细胞、皮肤细胞、心脏细胞等等,其形态千奇百怪,但所包含的基因却全然相同。已经分化的骨细胞等繁衍后代,虽然基因相同,仍然保持骨细胞的形态。这种获得的后天性状,不由基因而发生的隔代遗传,决不是什么奇谈怪论,而是正统的生物学发现,只不过是在细胞层面上罢了。虽然同样的基因由父代传给子代,但是基因本身并不能决定骨细胞、神经细胞等的性状。基因被打上了某种化学的标记(chemical marking, for example, a methylation of Cytosines etc.),这些化学标记才真正决定了子代细胞的性状。而更有意思的是,当人体在制造生殖细胞的时候,所有基因上的化学标记都会被抹去,这时的细胞的基因,重新恢复了可以生成一切其他细胞的可能。

总之,决定生物的性状,的确有超越基因的因素存在。真正改变生物性状的基因工程,绝非简单的将所谓“单一功能”的基因切过来,粘过去就性状改变那样简单。现在的转基因工程,对相近物种把握还比较大,对于相异物种,大部分还是靠运气(shotting in the dark)。为什么转基因试验,包括克隆试验一般成功的几率都非常低,正是这个道理。


 (待续)

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