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第二章 萬古長存的基因


  基因是地質時代的居民:基因是永世長存的。

                       ——道金斯

  2-1人類從何而來?

  發現進化的規律是人類文明成熟的標誌。具有理解力的生命能夠領悟自身存在的道理才算成熟的生命。因此如果宇宙空間還有比人類更高級的生物的話,一旦他們蒞臨地球訪問,為了估價人類的文明水平,他們提出的第一個問題也將是:「地球上的人是否發現了進化規律?」幾十億年來,地球上一直生活著各種有機體,對生命本身存在的道理卻始終一無所知。上帝七天造人,雖然聽來美妙,但神話離事實太遠,只會使人類的文明滯身於愚昧的迷信之中。不少人對事實真相也曾有過一些模糊的想法,但是對於我們之所以存在的道理第一個作了有條理、站得住腳的科學闡述的人是達爾文。他把真理的光芒投射到生命自我認識的暗夜中,全世界一切崇尚科學、相信真理的人都對他表示真誠的讚譽和景仰。赫胥黎說:「世界上再沒有一個比達爾文的奮鬥更有成效的人,也沒有一個比他更幸運的人。」在人類的起源研究中,達爾文驅走了神靈的統治,他使人類懂得,創造人類的力量不是上帝,而是遺傳變異和環境需要,是通過自然選擇的進化。

  對於人類狀況的任何嚴肅思考,生物進化這個命題是根本的首要前提。沒有它,人文科學和社會科學就會局限於對表面現象的描述,猶如天文學離開了物理學,生物學離開了化學,數學離開了幾何學一樣。運用這一命題,可以使人類本性成為徹底的經驗研究對象,生物學可以為文科教育服務,人類的自我概念也會得到極大的、真實的豐富提高。生物進化論曾引起了生物學領域的革命,成為生物學各門學科的主線和靈魂。按照社會生物學的抱負,進化論還將引起人文科學和社會科學領域的重大進展。但是,正如法國生物學家、諾貝爾獎金獲得者雅克·莫諾曾以幽默的口吻所說的那樣:「進化論的另一個難以理解的方面是,每一個人都認為他理解進化論!」這話雖然聽來有些尖刻,但的確說明了一個道理:對於進化論,還有許多方面有待人們去認識。

  2-2自然選擇的單位是什麼?

  自然選擇的單位是什麼?這是一個很耐人尋味的問題。生命運動有許多層次,除了分類上常用的界、門、綱、目、科、屬、種,再往下是社會、種族、群體、親族、有機體、器官、組織、細胞、細胞器、生物大分子、基因。那麼,自然選擇在什麼水平上起作用呢?達爾文當年把有機體作為自然選擇的單位,也就是個體的差別性生存。本世紀四十年代,由達爾文的自然選擇學說和當時發展起來的孟德爾遺傳學相結合,出現了在進化生物學領域深有影響的現代綜合進化論。現代綜合進化論認為自然選擇的單位是群體。還有人根據大量物種滅絕的事實,斷言選擇的單位是物種。但是社會生物學認為自然選擇主要發生在最低的水平上,因此選擇的基本單位(也是自我利益的基本單位),既不是物種,也不是群體,嚴格說來甚至也不是個體,而是基因。基因不僅是遺傳的基本單位,也是自然選擇的基本單位;而物種選擇、群體選擇,甚至達爾文自己的個體選擇,都是同達爾文的進化論相牴觸的。這種觀點初看上去似乎過於極端,令人難於置信。然而「事實比想像更離奇」。從發生在最低水平的選擇出發,的確能更好地解釋進化論——不僅能很好地解釋生物的進化,還能解釋生命起源的機制。這是社會生物學派中的一家之言。

  2-3穩定者生存

  達爾文的「適者生存」其實是宇宙中穩定者生存(Survival of the stable )這個普遍法則的一個特殊情況。宇宙為穩定的物質所佔據。所謂穩定的物質,是指原子的聚合體,它之取得一個名稱是由於具有足夠的穩定性或普遍性。或許是由於存在的時間足夠長,或許是屬於某個一致的種類的實體。例如雨點,雖然本身存在的時間不長,它的穩定性在於出現的頻繁。無論岩石、海洋的波濤,還是銀河,在不同的程度上都是穩定的原子模型。有時原子相遇發生化學反應而結合成分子,分子具有不同程度的穩定性。一塊鑽石那樣的結晶體是一個單一的分子,它具有十分高的穩定性,但同時又是一個十分簡單的分子,因為它內部的原子結構只是簡單的重複。

  遠在地球上還沒有生命之前,通過一般的物理或化學過程,分子的某種形式的初步進化現象可能就已存在了。這裡不存在目的性,也沒有預見性和方向性。如果一組原子在受到能量的影響而形成某種穩定的模型,它們總在保持這種模型。自然選擇的最初形式只是選擇穩定的形式、拋棄不穩定的形式。這並沒有什麼難以理解,事物的發展就是這樣:不穩定的形式在自然界難以存在。

  原始的大雨在古代的地球上曾連續降了幾千年,使得地球表面一片汪洋,只有很少的陸地。這時的海洋就是所謂的「原始湯」。生命源於水,原始湯就是生命的搖籃。在陽光、紫外線,雷鳴閃電和火山爆發等各種因素的作用下,原始湯中形成了生命大分子的基本構件(如氨基酸等有機分子)。由於當時還沒有分解有機分子的細菌和其他生物,這些有機大分子就能安然無事地自由漂浮在原始湯裡,偶然形成了一個非同一般的大分子。它也許並不是最大的分子,也不是最複雜的分子,但具有一種獨特的性質,能複製自己一生命的根本特徵之一。這就是生命的祖先,也可以稱之為複製基因。這種在以數十年至多百多年為一生的人看來根本不可能的偶然情況,在遠古時代數億年的漫長時間裡,是完全不奇怪的。這是個偉大的變化。只要有一個能自我複製的分子,它就能利用原始海洋中的較小構件迅速地複製自己的拷貝。其結果是較小的分子構件日益稀少,而其他的較大的分子也日漸難得有機會形成了。原始湯裡充滿了同樣的大分子複製品。

  2-4複製與進化

  任何複製過程都不可能是完美無缺的——它必定會發生差錯。如果最初的生命複製某因在複製過程中不發生任何差錯,那就永無變化,進化就不可能發生了。因此,對於生物的進化過程來說,產生一些差錯是必不可少的。隨著複製錯誤的產生和擴散,原始湯裡不再是清一色的分子,結果是有幾個品種的複製分子組成的「種群」同時存在。這些品種不僅成員的多少不一樣,穩定性(不易分裂)也會有所差異。自然選擇有利於穩定性較大的分子。經過一段時間的自然選擇,較穩定的分子群佔據了優勢。、如果大家的穩定性差不多,那麼「生殖力」強,也就是複製速度快的分子就要佔優勢;假如穩定性和生育力都相等,那麼複製準確,發生差錯少的分子就是優勝者。說到這裡,也許會使人感到出現了悖論:進化既要求複製過程有些錯誤,就是說不能絕對準確,又要求較為準確,豈不矛盾嗎?

  其實不然。複製絕對準確,永遠不改變,那就不會有什麼進化發生。但是如果複製差錯過多,很快也就會被自然選擇淘汰掉。

  2-5原始基因的三大特點

  這就是說,原始生命的複製基因要具備三個條件才能經得起自然選擇的嚴酷考驗。這三個條件是:本身生存的時間較長(長壽);複製速度較快(生殖力);複製較準確。這三個條件就構成了穩定品種,而穩定者生存。穩定者生存及穩定者所需的三種條件,我們應牢牢記住。這是基因選擇學說的基本原理。

  原始的複製基因既然在自然選擇中進化,就不可避免要發生競爭。這是因為複製所需的分子構件是有限的,隨著消耗而日益珍貴,競爭條件差的分子自然會有不少滅絕掉。這樣,在複製基因的各種品種之間就存在著生死存亡的鬥爭,只是它們沒有意識,不動感情,也不存在相互的惡感罷了(有意識的高級生命就沒有這麼冷靜的幸運了)。任何能導致產生更高級的穩定性的複製錯誤,或任何以新方法削弱對手的穩定性的複製錯誤,都會在生存競爭中延續下來並成倍地增長。有些複製基因也許會「發現」通過化學途徑分裂別的分子,並利用分裂出的構件複製自己的拷貝。有矛自會有盾。既然通過化學途徑能分裂分子,那麼也會有辦法通過化學途徑保衛自己,免遭分裂。於是有的複製基因用蛋白質把自己包起來。第一批生命細胞就此問世了。迫於生存競爭和自然選擇的壓力,複製基因必須為自己製造容器,即賴以生存的運載工具。能夠生存下來的複製基因是那些為自己構造了生存機器以安居其中的大分子。隨著更優良,更有效的生存機器不斷出現,生存鬥爭逐漸激化。這種鬥爭又促使生存機器日臻完善複雜。這是一個緩慢的漸進積累過程,其中每種新的有重大意義的生存鬥爭手段的出現,都是一次進化的小飛躍。

  幾十億年過去了,生存機器之中的複製基因已成了掌握生存藝術的老手。它們之中的許多優秀品種已離開了海洋,佔據了大地,最成功的生存機器就是人。複製基因創造了我們,創造了我們的肉體和心靈,保存它們就是我們存在的終極理由和根本意義。這些複製基因源遠流長,它們就是我們今天所說的基因,我們則是它們的生存機器。

  2-6氣象萬千的生物世界

  當然,生存機器並不僅僅指人,所有的動物、植物和微生物,即生命物界的一切生命形式都是生存機器。生存機器的多樣性是十分驚人的。病毒小到8到12個毫微米,藍鯨則長到100英尺、重約150噸,而紅杉屬的巨杉超過了6千噸重。在南極的鹽池,-23℃的冰水裡生活著某種小生存機器,而美國黃石公園的熱泉裡,80-85C的高溫中仍生活著某種生存機器。生命世界真是千姿百態,但是它們的基本化學結構卻是完全一致的,尤其是它們所擁有的複製基因,從大象到細菌:同我們體內的同屬一種類型。現在世界上的生物都是同一種複製基因的生存機器,這種基因就是DNA分子。從天空到海洋,從沙漠到極地,從樹上到土裡,基因製造了千奇百怪、各種各樣的生存機器供它利用。DNA也許和原始湯的第一批複製基因是同樣的,也許有所差別或根本不同,但它是當今世界的主宰,它已完完全全佔領並統治了這個星球。

  2-7現代基因的特點

  現代基因的根本特點是具有高度的群居住。生存機器中運載著無數的基因。製造像人體這樣的生存機器,是成千上萬的基因相互配合的極其複雜的共同事業,其中個別基因所作的貢獻是很難與其他基因分開的。一個基因會對人體的各個不同部分產生許多不同的影響。人體的某一部分會受到許多基因的多重影響。任何一個單個基因在生存機器中所起的作用都依賴於同許多其他基因間的相互作用。生存機器很像一個基因復合體,這種復合體的壽命是有限的,但基因本身卻是長壽的。

  這裡所說的基因,是指一個遺傳單位,小到不致在分裂和重組中被破壞,從而能延續許多代,並能以許多拷貝的形式分佈在基因庫裡。個體作為有性生殖物種的遺傳單位,不僅體積太大,而且壽命也太短,這就不夠前面所說的構成穩定性的條件,因而不能成為有意義的自然選擇單位。由個體組成的群體乃是更大的單位。從遺傳學的角度看,個體和群體猶如天空中的雲彩,或者沙漠中的塵暴。它們只是些變化莫測、轉瞬即逝的臨時聚合體或聯合體,在漫長的進化過程中是不穩定的。物種雖然比個體和群體的延續時間長,但它們的穩定性和一致性也不足以優先於其他物種而被選擇,因而也不能與基因相匹敵。

  2-8不朽而自私的基因

  個體在不停地消失,我們作為這個世界上的個體生存機器,期望能夠多活幾十年,但世界上的基因可望能生存的時間不是幾十年,而是以千百萬年計算。染色體也像打出去的一副牌,要混合乃至湮沒。但整副牌無論怎樣洗,單張的牌還是保持不變。這單張的牌,就是基因。基因不會被交換所破壞,只是調換了夥伴再繼續前進。它們繼續前進是天經地義的,這就是它們的本性。它們的天職是複製,而我們只是它們的生存機器:運載體。每個運載體的行程都是有限的——到它的壽終正寢之日。基因的壽命卻不會隨著個體的死亡而終結,個體完成職責後就被棄之一旁,基因卻永不停步。相比之下,基因是不朽的。

  除了這種亙古長存的不朽特徵之外,基因還有一大天然特性:自私。這是因為基因為爭取生存,直接同它們的等位基因發生你死我活的競爭。等位基因就是爭奪它們在後代染色體上的位置的對手。在基因庫中能犧牲等位基因而增加自己生存機會的任何基因都會生存下去。反之,如果它不自私,而是利他主義者,它把生存機會讓與其他基因,自己就被消滅了。所以,生在下來的必定是自私的基因而不可能是利他基因。因此從本質上講,自私才有基因,基因就是自私,是自私行為的基本單位,價是發生在生命運動各層次上的自私行為的原因。在社會生物學的理論中,自私,是生命的本性之一。

  因此,基因的主要特性是:一、長壽,它是地質時代的居民:二、生殖力強,它在整個地球上以各種形式的拷貝複製自己,三、複製的準確性,它不會輕易湮滅在性生殖、染色體分裂和重組之中;最後,它是自私的,否則就不能存在。

  基因的前三個特點使它成為自然選擇的終極單位。基因的最後一個特點,是它在操縱生物演化過程中的各種表現形式的深刻原因。因此,生物的各種生命活動、動物的各種行為,都可以追溯到基因,都能由基因得到解釋。

  
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