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肌肉这个例子很好,当你经常使用肌肉,肌肉确实会变得更强壮。但是像眼睛这样的器官,眼睛精准的聚焦机能、眼睛的透明性、大量的感光细胞、三色编码,这些并不会用进废退。你用眼越多,眼睛并不会变得越好,当光子穿过时晶状体并不会变得更加透明。眼睛变得更好,是因为每一个微小的变异改善了眼睛。就像达尔文所说的,自然每时每刻都在仔细审查世界。所以每一个微小的变化,不管它被内在细胞的生物化学机制埋藏得多么深,只要它能对生存和繁殖有用,自然选择就会把它挑选出来。拉马克主义的原理只在简单粗糙的增长上起作用,比如你用的越多就越强壮的肌肉。
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当环顾这个世界时,我们看到的是各种复杂的人造机器,比如照相机、录音机、计算机、汽车、轮船和飞机。它们并不是直接由自然选择创造出来的,而是由人类的天赋创造出来的,由人脑合作创造出来的。没有任何一个人可以单独创造出一架波音747飞机。因为要完成这项合作事业需要很多人的努力,还需要很多电脑。这是达尔文主义式构架的一个奇特的延伸。所以说,一架飞机、一辆汽车这样强大设计的原理,它们都是从人脑而来,但这并不是最终的解释。人脑本身又不得不从达尔文主义式的自然选择而来。所以,如果我们要去探索其他星球并发现极端复杂的技术,这技术会是达尔文主义式选择的直接产物,最终,这技术会是对大脑的达尔文主义式选择的产物,无论在那个星球上对此有怎样的称呼。
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有些事情还是有争议的,比如像达尔文主义是否在人类技术中起作用这类事情。例如,当一位人类设计师在画板上创作时,他设计出一些东西,但是并不满意,就揉成团扔进垃圾桶,重新拿张纸,做出与之前略微不同的设计,等等。这或许有达尔文主义的元素在里面。但我的重点是完全不同的新型设计,或者至少有些不同的新型设计面世,它是人脑进行天赋训练,特别是社会性天赋、文化天赋的结果。但是,这最终极的源泉是不断进化的大脑,而进化的大脑不得不经由某种版本的达尔文主义式选择,在其他星球上或许很不一样,但是我推测,甚至敢打赌它依旧是达尔文主义式的。
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2015年4月30日
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本文作者理查德·道金斯唯一自传《道金斯传》(全2册),独家讲述道金斯成长经历,零距离接触道金斯人生中的温情故事。此套书已由湛庐文化策划,北京联合出版公司出版。
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(1)杜鹃鸟是托卵寄生性鸟类,它们将自己的蛋产在别的鸟类的巢里,雏鸟靠养父母孵化和养育。——译者注
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(2)Pascal是一种计算机通用的面向对象和面向过程编程的语言。——译者注
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(3)软体动物有部分是雌雄同体,一般只会表现出一种性别,而当另一种性器官被激发时,会表现出相应的另一种性别,这种现象称作性逆转。——译者注
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生命:进化生物学、遗传学、人类学和环境科学的黎明 02 GENOMIC IMPRINTING 基因组的印记
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David Haig戴维·黑格哈佛大学有机体与进化生物学系教授。
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我们是进化而来的生命,因此我们的心理也不得不用其他因素里自然选择的术语来理解。
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——《基因组的印记》
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戴维·黑格:过去10年,我的工作主要就是关注生物个体内部的冲突。在进化生物学里,潜在的隐喻是生物个体就是一台机器,或者更具体地说是一台把适存度最大化的计算机,它试图去解决某些问题。我感兴趣的是,个体内部会发生冲突,因为个体自身内部有各种不同的代理者,这些代理者的适存度函数各不相同,由相互冲突的利益导致的内部政治也不一样。
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我对分子生物学里“基因组的印记”这个新的现象,投入了很多精力,在某些情况下,一个DNA序列可以拥有条件性行为(conditional behavior),这些行为取决于它是从母系的卵子遗传而来,还是从父系的精子遗传而来。这个现象被称为印记,因为其基本思想就是,DNA上产生的印记有些来自母体的卵巢,而有些来自父系的睾丸,DNA因此被标记为母系的或者是父系的,并且影响了其表达模式,也就是基因在下一代将如何表现,在雄性和雌性后代身上都会受此影响。
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这是一个复杂的过程,因为印记可以被擦除和重新设置。比如说,当我把身体里的母系基因遗传给我的孩子时,它们会变成父系基因,并表现出父系的行为。即使我的女儿从我这里获得了父系基因,但当她把父系基因遗传给她的孩子时,这些基因又会变成母系基因遗传给她的后代。分子生物学家对理解那些印记的本质,和以某种方式修改DNA这个过程是怎样发生的特别感兴趣,因为这既可以遗传而又可以重新设置。我一直对为什么这种奇特的行为会发生进化感兴趣。在某些情况下,有利于遗传自母系基因的东西,和能让遗传自父系的基因的适应性最大化的东西不同,我一直在寻找这样的情况。
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要理解这些深层理论,最好的方式是利用一件著名的逸闻趣事来讲解,这件事来自于约翰·霍尔丹(J.B.S. Haldane),他是一位伟大的英国遗传学家,据说他声称愿意牺牲自己的生命去拯救两个溺水的亲兄弟或8个以上溺水的堂兄弟。这里的逻辑是,如果霍尔丹只是考虑如何把自己的基因遗传到下一代,这样做是正确的。平均而言,他身体里的一个基因有1/2的概率会出现在他亲兄弟身上,如果他要牺牲自己体内的一个基因的复本去营救3个亲兄弟,从基因的角度而言,他就是在营救3个亲兄弟体内的一个半的基因的复本。但是对于堂兄弟而言,每一个堂兄弟身上携带霍尔丹体内随机一个基因的可能性只有1/8。为了从他自己牺牲的一个基因复本中获得利益,他需要营救9个或更多的堂兄弟。这个思想被威廉·汉密尔顿形式化地表达出来了,并融入了他提出的整体适存度理论中。
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对于我自己提出的理论,可以通过改述霍尔丹的问题进行说明,同时提出问题:“霍尔丹会为了3个同母异父或同父异母的兄弟而牺牲自己的生命吗?”为了这个故事的完整性,我们就假设这是3个同母异父的兄弟。对这个问题传统的回答是“不会”,因为如果你从霍尔丹身上随机挑选一个基因,这个基因在一个同母异父的兄弟身上出现的概率是1/4。因此,一个随机基因的期望值是拯救出1/4的复本,但霍尔丹要失去一整个复本作为代价。但是,如果前面提到的印记的说法是可能的,基因也许拥有关于其父系起源的信息,这样情况就不一样了。
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从霍尔丹身上遗传自母系的一个基因的视角来看,那3个同母异父的兄弟都是他母亲的后代,所以遗传自母系的基因有1/2的概率出现在每一位同母异父的兄弟身上。平均而言,牺牲自己身上一个基因的复本,霍尔丹可以拯救1.5个遗传自母系的基因。在这种情况下,母系起源的基因的自然选择会倾向于这种牺牲行为。
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但是,从霍尔丹身上遗传自父系的一个基因的视角来看,情况就大不相同了。那3个同母异父的兄弟的父亲和霍尔丹的父亲不是同一个人,从这方面来看,他们完全没有亲属关系。如果这种计算基因遗传的概率可靠的话,那就不需要牺牲,不管多小的牺牲都是没必要的。因此,在这个例子里,起源自父系基因的自然选择就会阻止霍尔丹做出任何牺牲行为。
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上述内容说明了在一个个体内部,不同的选择力量会在不同的基因上起作用,这些力量会把个体拉向不同的方向,从而导致内部基因之间的矛盾。我怀疑这些冲突的解决方式事关历史、基因政治,而且还需要知道整个系统的细节。从社会科学中可以获得很多见解,政治科学专门处理由社会内部利益导致的各种冲突,社会总是随着不同团体与派系的形成而变化,我相信,如果个体内部存在各种冲突,你也可以发展出一门类似的内部政治学。
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关于我上面说到的霍尔丹的故事,我对在现实世界中寻找可以应用的情况,即一个个体内部有潜在的相互冲突的选择力量非常感兴趣。到目前为止,我一直在说父系起源和母系起源基因之间的冲突,但是还有些冲突,可能会发生在不同的性染色体的基因之间、在细胞核里的基因和线粒体里的基因之间、在我们的基因遗传与文化传播之间。我一直尝试发展出一系列理论和工具去解决这些问题。
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基因组印记是一个神奇的现象,并且衍生出一个有趣的问题:如果上一代关于母系或父系性别的信息可以通过基因组印记传递,是否存在其他的从环境中植入的历史信息能被传递到现在这一代,并影响其基因的表达?如果我的曾祖母经历过饥荒或者战争,这些信息是否有可能也会印记在基因组里,从而影响我体内的基因表达?
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我对基因组印记产生兴趣,源起于我在悉尼麦考瑞大学完成博士学业。从那时起我开始研究植物生态,特别是火灾之后的植物生态是如何重建的。我在灌木丛中漫步,观察各种植物,但是我其实心不在焉。幸运的是,我获得了一个对植物生命周期的进化做理论研究的机会,就是把由罗伯特·特里弗斯发展出来的关于亲子冲突的理论(亲缘选择理论)应用到植物上。其实我在听说基因组印记现象之前,通过思考种子内部发生的事情,就已经萌生了关于基因组印记的想法。
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