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达尔文主义的支柱

本月是查尔斯·达尔文的《物种起源》出版150周年纪念。达尔文在这本巨著中提出的进化论是建立在两个支柱之上的:即物种不断演化的观点和自然选择的观点这两大支柱。

达尔文 认为,现在的生物是更简单的物种的后裔:它们是回溯到生命起源的完整遗传过程的产物。当前,我们拥有从古老化石的研究报告到分子生物学的最新发现的大量证据,来支持这种理论。

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amp#160;但是,达尔文并没有创造出物种不断转变的观点。在达尔文理论出现的50年前,让-巴提斯·拉马克(Jean-Baptiste Lamarck)就认为,生物是一个漫长的变化过程的产物。但是,拉马克提出的包括由环境引起的特性遗传的进化机制,从来没有得到人们的支持。

达尔文第二有力的观点——即使是生物最复杂的特征也是自然选择的结果的观点,是达尔文的理论长期以来成功的关键。自然选择为诸如哺乳动物的眼睛,鸟类的翅膀,以及植物将光转变成为糖类的能力这样多样化的特性提供了科学的解释。现在,自然界中有许多自然选择起作用的例子。

进化论的两个支柱是生物三个显著特征间互动的结果:繁殖(个体繁衍后代),遗传(同样的东西引起同样的东西),以及变异(有时候后代与其亲本不同)。只要个体之间的差异影响到它们产生后代的数量,自然选择就会发生。如果影响繁衍的变异是 可遗传 的,自然选择的结果就是 进化 。向同一方向的多代选择——例如,在空气中的高效移动——能够造成像翅膀和协调的飞行过程这样复杂的结构。

很显然,为了充实达尔文主义,我们必须明白达尔文主义中处于核心地位的三个过程:我们要知道生物是怎样发展和繁衍的,什么被遗传以及是怎样遗传的,以及遗传变异是怎样发生的。

直到最近,生物学家对这些过程的观点还都是以基因为中心的,像理查德·道金斯(Richard Dawkin)“自私基因”的观点所例证的那样。遗传和繁殖曾被认为是DNA及其复制,而变异是DNA序列的随机改变。

然而,20世纪后半期的发现显示,除了DNA外,还有很多东西可遗传。我们现在知道,有能使拥有相同DNA的细胞遗传给子细胞不同特征的几个机制。这一基因外遗传是像我们这样的多细胞动物正常发育关键的一环。

一个人的胰腺细胞和皮肤细胞显然是不同的,然而它们却具有有同样DNA序列的相同基因。而且,即使在胚胎发育时期引起它们之间差异的刺激物早就不存在了,这些细胞的特征也在各自的细胞谱系中分别得到了遗传。

基因外遗传不仅在个体的发育过程中发生,也在代与代之间发生:个体酵母细胞或细菌细胞可以将基因外变异从一代遗传到下一代,而多细胞生物可以通过其精子和卵子遗传它们。如果在生物的发育过程中,其受精卵的后生状态被改变,这种变异就可以被遗传给其后代。

麦克·斯肯纳(Michael Skinner)及其同事的工作,为此提供了一个很好的例子:他们发现,给怀孕的老鼠注射一种抑制雄性荷尔蒙(雄性性激素)的化学物质,会导致老鼠的后代患上会遗传好几代的疾病。现在,有许多可遗传基因外变异的例子,其中有些是由环境引起的。戈尔·列兹(Gal Raz)和我们研究人员中的一位最近翻阅了科学文献,发现了101个细菌、真菌、原生生物、植物和动物间的隔代基因外遗传的例子,并且我们肯定这仅仅只是冰山一角。

除了细胞基因外遗传之外,变异还可以通过其他非基因遗传方式代代相传。作为人类,我们都对此非常清楚:诸如不同的宗教信仰这样的文化变异的流传,就是一个重要的例子。但是,还有很多通过非基因方式从父母那里学到或获取信息的我们不那么熟悉的例子,这包括了从猴子和老鼠的喂食技巧,到兔子的食物偏好和鸟及鲸鱼的歌唱语调的一系列例子。

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承认除DNA以外更多的物质遗传,对医药和农业以及进化论具有重要意义。例如,我们知道一些环境刺激和压力,例如暂时的饥饿,能够影响后代。在进化研究中,因为可遗传的非基因变异通常是由环境引起的,所以我们应该将我们的遗传和变异概念扩大到包括获得性变异的遗传——这一被轻视的观点是让-巴提斯·拉马克(Jean-Baptiste Lamarck)理论的一部分。

amp#160;从某种意义上来说,我们不得不回到达尔文最初的多元化信念。达尔文,和他的很多教条主义的追随者不同,看到了进化中的诱发变异。今天,根据新发现的基因外机制,达尔文的进化论应该包括基因外遗传和基因转变遗传,以及诱发性变异和随机变异的自然选择。当然,这不应该被归纳为“自私基因”。