打字猴:1.700241994e+09
1700241994 我所说的一切都是为了强调,基因以拷贝形式存在几乎是永恒的,这种永恒性表明了基因的特性。将基因解释为一个顺反子适用于某些论题,但运用于进化论,定义就需要扩充,扩充的程度则取决于定义的用途。我们需要找到自然选择的一个切合实际的单位。要做到这点,首先要鉴别出一个成功的自然选择单位必须具备哪些特性。用前一章的话来说,这些特性是长寿、生殖力以及精确复制,那么我们只要直截了当地把“基因”解释为一个至少有可能拥有上述三种特性的最大实体就可以了。基因是一个长久生存的复制因子,它以许多重复拷贝的形式存在着。它并非无限地生存下去。严格地说,甚至钻石也不是永恒的,顺反子甚至也能被交换一分为二。按照定义,基因是染色体的一个片段,它要短得使自己能够延续足够长的时间,以便使它作为一个有意义的自然选择单位发生作用。
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1700241996 到底多长才算“足够长的时间”呢?这并没有严格的规定,取决于自然选择的“压力”达到多大的严峻程度。就是说,这取决于一个“坏的”遗传单位死亡的可能性比它的“好的”等位基因死亡的可能性大到什么程度。这个问题牵涉到因具体情况不同而各异的定量方面的细节。自然选择最大的切合实际的单位——基因,一般介于顺反子同染色体之间。
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1700241998 基因之所以成为合适的自然选择基本单位,其原因在于它潜在的永恒性。现在是强调一下“潜在的”这个词的时候了。一个基因能生存100万年,但许多新的基因甚至连第一代也熬不过。少数新基因成功地生存了一代,部分原因是它们运气好,但主要是由于它们具有一套看家本领,就是说它们善于制造生存机器。这些基因对其寄居的一个个连续不断的个体的胚胎发育都产生一定的影响,这样就使得这个个体生存和繁殖的可能性要比其处在竞争基因或等位基因影响下的可能性稍大一些。举例说,一个“好的”基因往往赋予它所寄居的连续不断的个体以长腿,从而保证自己的生存,因为长腿有助于这些个体逃避捕食者。这只是一个特殊的例子,不具有普遍意义,因为长腿毕竟不是对谁都有好处的。对于鼹鼠来说,长腿反而是一种累赘。我们能不能在所有好的(即生存时间长的)基因中找出一些共同的特性,而不要使我们自己纠缠在烦琐的细节中呢?相反,什么是能够立即显示出“坏的”即生存短暂的基因的特性呢?这样的共同特性也许有一些,但有一种特性却与本书尤其相关,即在基因的水平上讲,利他行为必然是坏的,而自私行为必定是好的。这是从我们对利他行为和自私行为的定义中得出的无情结论。基因为争取生存,直接同它们的等位基因竞争,因为在基因库中,它们的等位基因是争夺它们在后代染色体上位置的对手。我再啰唆一句,这种在基因库中牺牲其等位基因而增加自己生存机会的基因,按照我们的定义,往往都会生存下去。因此基因是自私行为的基本单位。
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1700242000 本章的主要内容已叙述完毕,但我一笔带过了一些复杂的问题以及一些潜在的假设。第一个复杂的问题我已扼要地提到过。不论基因在世世代代的旅程中多么独立和自由,但它们在控制胚胎发育方面并不是非常自由和独立的行为者。它们以极其错综复杂的方式相互配合和相互作用,同时又和外部环境相互配合和相互作用。诸如“长腿基因”或者“利他行为基因”这类表达方式是一种简便的形象化说法,但理解它们的含义是重要的。一个基因,不可能单枪匹马地建造一条腿,不论是长腿或是短腿。构造一条腿是多基因的一种联合行动,外部环境的影响也是不可或缺的,因为腿毕竟是由食物铸造出来的!但很可能有这样的一个基因,它在其他条件不变的情况下,往往使腿生长得比在它的等位基因的影响下生长的腿长一些。
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1700242002 作为对比,请想象一下硝酸盐这种肥料对小麦生长的影响。施用硝酸盐的小麦要比不施硝酸盐的长得大,这是人尽皆知的事实,但恐怕没有哪个傻瓜会宣称,单靠硝酸盐能让小麦生长。种子、土壤、阳光、水分以及各种矿物质显然同样不可缺少,但如果上述的其他几种因素都是稳定不变的,或者甚至在一定范围内有某些变化,硝酸盐这一附加因素就能使小麦长得更大一些。单个基因在胚胎发育中的作用也是如此。控制胚胎发育的各种关系像蜘蛛网一样交织连锁在一起,非常错综复杂,我们最好不要去问津。任何一个因素,不论是遗传上的或环境上的,都不能认为是婴儿某部分形成的唯一原因。婴儿的所有部分都具有几乎是无穷数量的先前因素(antecedent causes),但这一婴儿同另一婴儿之间的差别,如腿的长短差别,可以很容易地在环境或基因方面追溯到一个或几个先前差别(antecedent differences),就是这些差别真正关系到生存竞争和斗争。对进化而言,起作用的是受遗传控制的差别。
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1700242004 就一个基因而言,它的许多等位基因是它不共戴天的竞争者,但其余的基因只是它的环境的一个组成部分,就如温度、食物、捕食者或伙伴是它的环境一样。
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1700242006 基因发挥的作用取决于它的环境,而所谓的环境也包括其余基因。有时,一个基因在一个特定基因在场的情况下发挥的是一种作用,而在另一组伙伴基因在场的情况下发挥的又是一种截然不同的作用。一个个体的全部基因构成一种遗传气候或背景,它会调整和影响任何一个具体基因的作用。
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1700242008 但现在我的理论似乎出现了矛盾。如果孕育一个婴儿是这样一种复杂的相互配合的冒险事业,如果每一个基因都需要几千个伙伴基因配合才能共同完成它的任务,那么我们又怎么能把这种情况同我刚才对不可分的基因的描述统一起来呢?我曾说,这些不可分的基因像永生的小羚羊一样年复一年、代复一代地从一个个体跳跃到另一个个体:它们是自由自在、不受约束地追求生命的自私行为者,难道这都是一派胡言吗?一点儿也不是。也许我为了追求辞藻绚丽的章句而有点儿神魂颠倒,但我绝不是在胡言乱语,事实上也不存在真正的矛盾。我可以用另外一种类比来加以说明。
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1700242010 在牛津和剑桥的赛艇对抗赛中单靠一个划桨能手是赢不了的,他还需要8个伙伴。每个桨手都是一个专家,他们总是分别在特定的位置上就座——前桨手或尾桨手或艇长等。这是一项相互配合的冒险行动,然而有些人比另一些人划得好。假使有一位教练需要从一伙儿候选人中挑选他理想的船员,这些船员中有的人必须是优秀的前桨手,其他一些人要善于执行艇长的职务,等等。现在我们假设这位教练是这样挑选的:他把应试的船员集合在一起,随意分成3队,每一队的成员也被随意地安排到各个位置上,然后让这3条艇展开对抗赛。每天都是如此,每天都有新的阵容。几周之后将会出现这样的情况:赢得胜利的赛艇,往往载有相同的那几个人,他们被认为是划桨能手。其他一些人似乎总是在划得较慢的船队里,他们最终被淘汰。但即使是一个出色的桨手有时也可能落入划得慢的船队中。这种情况不是由于其他成员技术差,就是由于运气不好,比如说逆风的风力很强。所谓最好的桨手往往出现在得胜的艇上,不过是一种平均的说法。
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1700242012 桨手是基因。争夺赛艇上每一位置的对手是等位基因,它们有可能占据染色体上同一个位置。划得快相当于孕育一个能成功地生存的个体,风则相当于外部环境,候选人这个整体是基因库。就任何个体的生存而言,该个体的全部基因都同舟共济。许多“好的”基因发现自己与一群“坏的”基因为伍,也就是同一个致死基因共存于一个个体。这一致死基因把这一尚在幼年时期的个体扼杀,这样,“好的”基因也就和其余基因同归于尽。但这仅仅是一个个体,而这个“好的”基因的许多拷贝却在其他没有致死基因的个体中生存了下来。许多“好的”基因的拷贝由于碰巧与“坏的”基因共处一个个体而受累,还有许多由于其他形式的厄运而消亡,如它们所寄居的个体被雷电击中。但按照我们的定义,运气不论好坏并无规律可循,一个一贯败阵的基因不能怪自己运气不好,因为它本来就是个“坏的”基因。
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1700242014 好桨手的特点之一是相互配合得好,即具有同其余桨手默契配合的能力。对于赛艇来说,这种相互配合的重要性不亚于强有力的肌肉。我们在有关蝴蝶的例子中已经看到,自然选择可能以倒位的方式或染色体片段的其他活动方式无意识地对一个基因复合体进行“编辑”,这样就把配合得很好的一些基因组成紧密连接在一起的群体。但从另外一个意义上说,一些实际上并不相互接触的基因也能够通过选择的过程来发挥其相容性(mutual compatibility)。一个基因在以后历代的个体中将会与其他基因,即基因库里的其他基因相遇,如果它能和这些基因中的大多数配合得很好,它往往会从中得到好处。
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1700242016 举例说,生存能力强的食肉动物个体要具备几个特征,其中包括锋利的切齿,适合消化肉类的肠胃,以及其他许多特征。但另一方面,一个生存能力强的食草动物却需要扁平的磨齿,以及一副长得多的肠子,其消化的化学过程也不同。在食草动物的基因库中,任何基因,如果它赋予其“主人”以锋利的食肉牙齿是不大可能取得成功的。这倒不是因为食肉对谁来说都是一种坏习惯,而是因为除非你有合适的肠子,以及一切食肉生活方式的其他特征,否则你就无法有效地吃肉。因此,影响锋利的食肉牙齿形成的基因并非本来就是“坏”基因,只有在食草动物种种特征形成的基因所主宰的基因库中,它们才算是“坏”基因。
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1700242018 这是个复杂而微妙的概念。它之所以复杂,是因为一个基因的“环境”主要由其他基因组成,而每一个这样的基因本身又因它和它的环境中的其他基因配合的能力而被选择。适合于说明这种微妙概念的类比是存在的,但它并非来自日常生活的经验。它同人类的“竞赛理论”类似,这种类比法将在第5章谈到个体动物间进行的进犯性对抗时加以介绍,因此,我把这点放到第5章的结尾处再进一步讨论。现在我回过头来继续探讨本章的中心要义,这就是:最好不要把自然选择的基本单位看作物种,或者种群,甚至个体;最好把它看作遗传物质的某种小单位。为方便起见,我们把它简称为基因。前面已经讲过,这个论点基于这样一种假设:基因能够永存不朽,而个体以及其他更高级的单位的寿命都是短暂的。这一假设以下面两个事实为依据:有性生殖和染色体交换,个体的消亡。这是两个不容否认的事实,但这不能阻止我们去追问:为什么它们是事实?我们以及大多数其他生存机器为什么要进行有性生殖?为什么我们的染色体要进行交换?而我们又为什么不能永生?我们为什么会老死是一个复杂的问题,其具体细节不在本书的探讨范围之内。除各种特殊原因以外,有人提出了一些比较普遍的原因。例如有一种理论认为,衰老标志着一个个体一生中发生的有害的复制错误以及其他种类的基因损伤的积累。另外一种理论为梅达沃(Peter Medawar)爵士首创*11 ,它是按照基因选择的概念来思考进化问题的典范。他首先摈弃了此类传统的论点:“老的个体的死亡对同物种其他成员而言是一种利他主义行为。因为假如它们衰老得不能再生殖却还留恋尘世,它们就会充塞世界,对大家都无好处。”梅达沃指出,这是一种以假定为论据的狡辩,因为这种论点以它必须证实的情况作为假定,即年老的动物衰老得不能再生殖。这也是一种类似于类群选择或物种选择的天真的解释方法,尽管我们可以把有关部分重新讲得更好听一些。梅达沃自己的理论具有极好的逻辑性,我们可以将其大意综述一下。
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1700242020 我们已经提出了这样的问题,即哪些是“好的”基因最普遍的特性。我们认为“自私”是其中之一。但成功基因所具有的另一个普遍特性是,它们通常把它们的生存机器的死亡至少推迟至生殖之后。毫无疑问,你有些堂兄弟或伯祖父是早年夭折的,但你的直系祖先中没有一个是幼年夭折的。祖先是不会在年幼时就丧生的。
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1700242022 促使其个体死亡的基因被称为致死基因。半致死基因具有某种使个体衰弱的作用,这种作用增加了由于其他因素而死亡的可能性。任何基因都在生命的某一特定阶段对个体施加其最大的影响,致死和半致死基因也不例外。大部分基因是在生命的胚胎阶段产生作用的,另有一些是在童年、青年、中年,还有一些则是在老年。请思考一下这样一个事实:一条毛虫和由它变成的蝴蝶具有完全相同的一组基因。很明显,致死基因往往被从基因库中清除掉了。但同样明显的是,基因库中的晚期活动的致死基因要比早期活动的致死基因稳定得多。假如一个年纪较大的个体有足够的时间,至少进行过若干次生殖之后致死基因的作用才表现出来,那么这一致死基因在基因库中仍旧是成功的。例如,使老年个体致癌的基因可以遗传给无数的后代,因为这些个体在患癌之前就已生殖,而另一方面,使青年个体致癌的基因就不会遗传给众多的后代,使幼儿患致死癌症的基因就不会遗传给任何后代。根据这一理论,年老体衰只是基因库中晚期活动致死基因同半致死基因的一种积累的副产品。这些晚期活动的致死和半致死基因之所以有机会穿过了自然选择的网,仅仅是因为它们是在晚期活动的。
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1700242024 梅达沃本人着重指出的一点是,自然选择有利于这样一些基因生存:它们具有推迟其他致死基因活动的作用,能够促进好的基因发挥其作用。情况可能是,基因活动开始时受遗传控制的种种变化构成了进化内容的许多方面。
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1700242026 值得重视的是,这一理论不必做出任何事先的假设,即个体必须到达一定的年龄才能生殖。如果我们以假设一切个体都同样能够在任何年龄生殖作为出发点,那么梅达沃的理论立刻就能推断出晚期活动的有害基因在基因库中的积累,以及由此导致的老年生殖活动减少的倾向。
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1700242028 这里就此说几句离题的话。这一理论有一个很好的特点,它启发我们去做某些相当有趣的推测。譬如根据这一理论,如果我们想要延长人类的寿命,一般可以通过两种方式来实现这个目的。第一,我们可以禁止在一定的年龄之前生殖,如40岁之前。经过几世纪之后,最低年龄限制可提高到50岁,依此类推。可以想见,用这样的方法,人类的寿命可提高到几个世纪。但我很难想象会有人去认真严肃地制定这样一种政策。
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1700242030 第二,我们可以想办法去“愚弄”基因,让它认为它所寄居的个体比实际的要年轻。如果付诸实践,这意味着需要验明随着年纪的增大,发生在个体内部化学环境里的种种变化。任何这种变化都可能是促使晚期活动的致死基因开始活动的“提示”(cues)。仿效青年个体的表面化学特性有可能防止晚期活动的有害基因接受开始活动的提示。有趣的是,老年的化学信号本身,在任何正常意义上讲,不一定是有害的。比如,我们假设偶然出现了这种情况:一种S物质在老年个体中的浓度比在青年个体中来得高,这种S物质本身可能完全无害,也许是长期以来体内积累起来的食物中的某种物质。如果有这样一个基因,它在S物质存在的情况下碰巧产生了有害的影响,而在没有S物质存在的情况下却是一个好基因,那么这样的基因肯定在基因库中自动地被选择,而且实际上它成了一种“导致”年老死亡的基因。补救的办法是,只要把S物质从体内清除掉就行了。
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1700242032 这种观点的重大变革性在于,S物质本身仅是一种老年的标志。研究人员可能认为S物质是一种有毒物质,他会绞尽脑汁去寻找S物质同人体机能失常之间直接的、偶然的关系。但按照我们假定的例子来讲,他可能是在浪费时间!
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1700242034 也可能存在一种Y物质,这种物质在青年个体中要比在老年个体中更集中。从这一意义上讲,Y物质是青春的一种“标志”。同样,那些在有Y物质存在的情况下产生好的效果,而在没有Y物质存在的情况下却是有害的基因会被选择。由于还没有办法知道S物质或Y物质是什么东西——可能存在许多这样的物质——我们只能做这样的一般性的推测:你在一个老年个体中越能模仿或模拟青年个体的特点,不论这些特点看来是多么表面化,那个老年个体应该生存得越久。
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1700242036 我必须强调一下,这些只是基于梅达沃理论的一些推测。尽管从某种意义上说,梅达沃理论在逻辑上是有些道理的,但并无把它说成是对任何年老体衰实例的正确解释的必要。与我们现在的论题密切相关的是,基因选择的进化观点对于个体年老时要死亡这种趋势,能毫无困难地加以解释。对于个体必然要死亡的假设是本章论证的核心,它是可以在这一理论的范围内得到圆满解释的。
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1700242038 我一笔带过的另一个假设,即存在有性生殖和交换,更加难以解释清楚。交换并不总是一定要发生,雄果蝇就不会发生交换,雌果蝇体内也有一种具有压抑交换作用的基因。假定我们要饲养一个果蝇种群,而这类基因在该种群中普遍存在的话,“染色体库”中的染色体就会成为不可分割的自然选择基本单位。其实,如果我们遵循我们的定义进行逻辑推理直到得出结论的话,就不得不把整条染色体视作一个“基因”。
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1700242040 还有,性的替代方式是存在的。雌蚜虫能产出无父的、活的雌性后代。每个这样的后代都具有它母亲的全部基因(顺便提一下,母亲“子宫”内的胎儿的子宫内甚至可能有一个更小的胎儿。因此,一只雌蚜虫可以同时生一个女儿和一个外孙女,它们相当于这只雌蚜虫的双胞胎)。许多植物的繁殖以营养体繁殖的方式进行,形成吸根。这种情况我们宁可称其为生长,也不叫它生殖。然而你如果仔细考虑一下,生长同无性生殖之间几乎无任何区别,因为二者都是细胞简单的有丝分裂。有时以营养体繁殖的方式生长出来的植物同“母体”分离开来,在其他情况下,如以榆树为例,连接根出条可以保持完整无损。事实上,整片榆树林可以被看作一个单一的个体。
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1700242042 因此,现在的问题是:如果蚜虫和榆树不进行有性生殖,为什么我们要费这样大的周折把我们的基因同其他人的基因混合起来才能生育一个婴儿呢?看上去这样做的确有点古怪。性活动,这种把简单的复制变得反常的行为,当初为什么要出现呢?性到底有什么益处?*12
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