汪雅慧 汪志民
自然界的生物进化包含以下三个环节:一、基因遗传:父辈可以把基因遗传给下一代。二、基因变异:基因在未知的条件下,会发生少量的、不受个体主观控制的随机改变。三、基因选择:生物进化时自然界会选择一个进化方向,同时还有强力机制把不符合进化要求的基因消灭掉。
在林欣浩所著《哲学家们都干了些什么》一书中,是这样描述进化过程的:因为每次遗传都会产生一系列的变异,因此每一代新生物,都会有一些个体的生理特征不同于父母。或者说,总有些个体长得很“怪”。又因为生存压力特别大,每一代里大部分的生物都会死掉。因此假如这些长得“怪”的地方刚好能更适应当时的环境,那么拥有这些“怪”基因的生物就有更大的概率存活下来,从而成为这个生物种群基因中的一部分,生物就完成了一次微小的“进化”。了解了进化过程,下面来剖析一下进化中的几个要点。
一、基因变异
1、基因变异在什么情况下发生,发生的变异是否受个体主观意愿的控制?传统的观点认为基因变异只发生在遗传过程中,实质上这是不准确的。
学术界有一种观点叫“拉马克主义”,认为生物后天的努力可以改变基因:根据“用进废退”的理论,长颈鹿为了够到高处的树叶,拼命伸长脖子,最终使自己的脖子变长,于是它生出的下一代脖子也变得更长了,拉马克主义给生命进化赋予了主观意志。反对该观点的人做了一个实验:他们把每一代的小白鼠尾巴都剪掉,坚持了几十代,最终发现生下来的老鼠还是保持着长尾巴,剪尾巴在原理上等同于脖子变长,以此证明拉马克主义是错误的。
如何看待上述问题,首先生物基因后天能否改变?答案是肯定的,比如老年人会因为基因改变而患上癌症。其次后天基因改变是否受主观控制?答案是否定的,个体不论怎么努力都不会按照努力的方向引起基因的改变。长颈鹿天天够高处的树叶,确实可以促进骨骼生长使脖子变长,但改变的只是个体表现,只要基因没变,个体努力的结果就不会影响到后代,否则家族中只要有一位祖先使自己变得优秀,通过遗传整个家族就会一直优秀下去了。因此拉马克主义的描述不够精确,“努力”这两个字隐含了基因可以按主观意愿改变的含义,实际上基因虽然可以后天改变,但同个体的努力无关,不受个体控制。第三剪尾巴实验有没有改变基因?答案是否定的。基因既不受自己努力的影响,也不受别人努力的影响,就目前技术而言,基因的变化还是随机不可控的,不会因为剪尾巴就发生改变,既然基因没有改变,又如何遗传给下一代?因此剪尾巴实验并不能证明拉马克主义是错误的。
结合后天基因改变以及遗传时基因改变这两种情况,我们不难看出:基因是很稳定的,但是在脆弱的时候也会受到某种未明机制的影响而发生改变,每次改变都很微小,需要一代又一代的积累才能表现出明显的不同。正因为改变的机理不明,基因改变的方向就不受主观控制。生物在遗传时、衰老时、生病时基因的基础就会变得脆弱,此时基因容易受到外界因素的攻击而发生变异。
2、后天的基因变异是否会遗传给下一代?
小白鼠的实验应该这样做,某种致癌物使小白鼠基因发生了改变,导致小白鼠生癌,此时再让生癌的小白鼠繁殖后代,看看后代的基因有没有缺陷?如果后代小白鼠更容易患上癌症,则证明了基因的改变不必发生在遗传过程中,后天的基因改变也会遗传。其实只要符合遗传规律,能够取到父辈身上的缺陷基因,必定会复制给后代。否则就要求后代自己创造出新基因,而且新基因又正好修复了父辈的问题,又正好把父辈的缺陷基因替代掉,这等同于创造生命,几乎是不可能的。因此父辈的问题基因不论是父辈先天遗传的,还是父辈后天改变的,都会遗传给下一代。
现实生活中之所以后天改变基因再遗传的现象很少见,一方面大部分基因变异患者都是中老年人,已经错过了繁衍下一代的时机。另一方面年轻人因基因变异得病,即使恋爱结婚,也不会生育小孩,自然就阻断了基因的遗传之路。
二、基因选择
1、基因选择的作用。进化过程中一共只有三个要素,而基因遗传和基因变异是必然会发生的,那么起关键作用的就只能是基因选择了。基因选择不但决定了生物進化的方向,而且还决定了进化能否发生。除了选择进化方向外,基因选择还要把不符合进化方向的基因淘汰掉,缺少任何一环,进化就会停止。
基因的优劣很难有评判标准,为了讨论方便我们把更符合生存的基因称之为优质,不符合的称之为劣质。生物进化的条件就是要消灭掉那些选剩下的劣质基因,否则劣质基因会重新和优质基因结合,使平均基因保持不变。同时又因为基因的变异每次都很微小,如果不能在优质基因的基础上产生变异,则每次变化的起点还是在原地,这样就失去了基因优化的累积效应,族群的进化会十分缓慢,甚至完全停止。
如果基因选择的是更好更强的方向,可以称之为进化,但是基因选择只是适应生存需要,为了达到这一目的,也有可能使己经进化的生物变得比原先更加简单,朝着“坏”的方向改变,比如生物的某一器官发生了退化。因此生物在自然环境下发生的是“演化”,虽然大部分的生物演化都表现为进化的形式。
2、自然环境中的基因选择。到目前为止讨论的基因选择都发生在自然环境中,其难度不能太低,必须要有强力手段把没有通过选择的个体消灭掉。这就要求生物种群有着巨大的生存压力,出生的生物数量要远大于自然资源能够供养的数量。还是以长颈鹿为例,为了能吃到树上的叶子,长颈鹿努力伸头使脖子变长,但这并不会遗传给下一代,下一代的脖子还是有长有短,短脖子吃不到叶子必须被饿死,这样短脖子基因才会在种群中消失。如果树叶足够多,短脖子长颈鹿也可以继续生存,则短脖子基团还是会遗传下去,就不会产生脖子的进化。
反之如果基因选择难度太大,则对基因的淘汰就变成了随机发生,优秀的个体不再有生存优势,也可能被消灭掉。就目前而言,大多数动物的天敌已经变成了人类,在人类面前,动物的力气大一点,跑得快一点,智商高一点,这些优势并不能获得更大的生存几率,即使族群中能存活下来的数量很少,但哪个能活下来也是随机的。虽然有基因淘汰机制,如果没有为淘汰选择方向,同样起不到优胜劣汰的作用,生物的进化也会减缓甚至停止。
生物进化的方向则和环境影响有关,就是按照环境设置好的更适合生存的方向发展。进化的目标不是使生命形式更加高级或是更加符合道德,有些细菌的生命比人类还长,经过那么长的时间,细菌也没有进化得比人类更高级,这是因为细菌可以寄生在生物体内,死亡的生物体中也可以生存,它们没有生存压力,也就没有了基因选择,即使有基因变异也不再进化(只有在人身体中,因为总是打抗生素产生的“超级细菌”才是一种有方向的进化)。
进化的结果,是使基因更加自私吗?在生物应对危机的能力还十分低下时,大部分场景下个体单独应对危机,比先帮助他人要效率更高,因此自私并不是基因进化的目标,只是恰巧和目标相吻合。英国作家理查德道金斯在《自私的基因》中提到了利他主义,当蚂蚁遇到火灾或是水灾的时候,就会抱成一团,外围的蚂蚁牺牲自己换取整个族群的生命延续,其实这也是自然选择的结果,说明蚂蚁族群经常遇到火灾和水灾,在灾难面前不愿自我牺牲的族群,最终都被大自然消灭了,只有基因中懂得牺牲的族群才能存活,并把这种基因遗传给了下一代。所以只有生存才是自然环境中基因进化的唯一目标,其它的都不是,而这一目标同自然环境的选择有关,大部分时候表现为自私,有时候也会表现为利他。
3、社会环境中的基因选择。生物的自然进化是没有主观意志的,人类能否给自身的进化赋予主观意志,创造进化条件、控制进化方向?
有一种理论把进化论推广到了社会领域,这就是社会达尔文主义。德国纳粹消灭犹太人的种族主义就是从这一理论发展而来的,纳粹认为只有他们才是“优等”种族,其它劣等种族必须被淘汰掉,以免和优等种族争抢资源或者是通过通婚而“污染”了基因。这种观点同人道主义价值观严重抵触,事实上人类的种族没有优劣之分。
但是人类个体不排除某些遗传疾病的可能,其中有些疾病不适合结婚或者生育,婚前体检就是告知夫妻双方这种可能性。当然,有生理疾病的基因也不见得就是“劣质”的,可能该基因在使人得病的同时,可以获得高超的智商,照样可以为人类做贡献。因此对基因的判断和甄别要有严格的科学依据,这已经超出了本文的范围,在此不做评判。我们只关注于人类基因的进化,假设考虑到了方方面面,已经确认了某种基因是落后的,我们有什么对策?
就人类本身而言,已经没有了生存压力,仅依靠自然力量,人类的进化实际上已经减缓甚至停止。如果不加以引导,人类社会长期演变,最终只会扩展基因的多样性,使基因的分布更加离散,但平均值保持不变,人类种群会一直在原地踏步。
自然环境下的基因选择只是进化的一个特例,它只有一个方向,那就是更加适合生存,哪怕这个方向使物种变得越来越简单。此外基因选择的手段,也只有消灭个体这样的唯一手段,从情感上讲让人难以接受,也无法在人类社会里复制。同时,这种手段还引起了人们对基因选择的误解,把它同种族灭绝等同了起来。因此我们必须总结出自然环境下基因选择的共性原理,根据原理设计出适用于人类社会的方法手段,让进化论造福于人类。
基因选择的原理就是要使人类的平均基因在进化的方向上发生移动。首先是选择进化方向,在自然选择中,进化方向就是更加适应生存,比如更耐饿,更抗冻,但对人类来讲,高超智慧、高尚品格、健康身体,显然要比高强的生物本能更加重要,我们可以人为地选择合理的进化方向。其次是进化手段,既可以扩展在进化方向上的基因数量,又可以淘汰在进化反方向的基因数量,这两种方法都可以使平均基因在进化方向上发生位移。
以基因遗传疾病为例,我们要采取人文关怀,在夫妻双方知情的基础上,建议少生或者不生育,让缺陷基因自然消亡。现在丁克家庭已不鮮见,夫妻双方自愿少生或不生已经不再是困难的事。此外还可以采取鼓励手段,让素质高智商高的夫妻踊跃生育二胎,这些优生优育措施,就是社会环境中的基因选择。一个在前方开拓,一个在后方抹去,既简单易行又不违背法律道德,双管齐下可以更好地促进人类平均基因在进化方向上移动,最终使人类族群主观可控地向前进化。
三、后达尔文时代的达尔文主义
人类社会只要树立正确的思想观念,完全可以采用优生优育的方法人工干预基因选择,用淘汰和激励两种手段选择人类进化的方向,重新开启在自然界已经停止的进化过程。除此之外,人类的科技已经有了更高的手段,影响到达尔文主义进化论的其它环节。
前文我们分析了基因变异是不随主观意志转移的,换言之就是人类无法控制基因的变异,实际上并不是基因变异本身不能被控制,而是以人类的技术手段还不懂得如何去控制,但这一情况正在发生改变,前段时间中国出生了拥有抵抗艾滋病基因的婴儿,这就是在遗传过程中对基因做出的可控变异。理论上可以使基因按照人类的主观意志发生改变,并将这种改变遗传给下一代,引起人类族群的可控进化。
人工可控的基因变异是一个了不起的突破,但是人类对基因的了解毕竟还太浅薄,改变某个基因的同时不知道是否会因为这个改变而引起其它不可预测的后果,而且还有伦理层面上的挑战,人类并没有在各个方面做好改变基因的准备。在还没有能力对这一手段进行完全掌控之前,还是要谨慎行事,不宜过早地打开“潘多拉魔盒”,以免被有心人利用或是超出可控范围,反而给人类带来毁灭性的灾难。
作者简介
汪雅慧,学历:高中一年级;学校:上海市徐汇区位育中学
汪志民,学历:本科,军学士;单位:东航技术应用研发中心安全运行研究院