《小提琴家的大拇指 》|奇妙的生命遺傳

這本書昨晚給我託夢說:

“你寫寫我唄……”

“可是……我既沒看完也沒看懂啊”

“不怕……反正有些人看了同樣不懂”

“唔……因吹斯汀”

“吶……你再看還是不懂,不僅如此,再過幾天你把僅懂的那一點也忘完了”

“啊……恐怖如斯,那我可大膽寫了~”

《小提琴家的大拇指 》的作者是山姆基恩,是一本講遺傳學和DNA的科普讀物。書名中的小提琴家指的是19世紀初的帕格尼尼,意大利人,號稱有史以來最偉大的小提琴手。時人相信他把靈魂賣給了魔鬼,換取到超高的演奏技能。(在他死後幾十年,他老家的教堂居然拒絕安葬他的遺骨。)

但書裏的解釋是:他交易的對象其實是DNA。幾乎可以肯定,帕格尼尼有遺傳病,這種病賦予他靈活到病態的手指頭。他的結締組織跟橡膠似的有彈性,他能把小手指往側面拽得和其他指頭成直角(你試試)。他還能把手張開到反常的程度;要是拉小提琴,這就是一個無敵的優勢。他一個人演奏可以做出兩個人的動作!只是“帕格尼尼綜合徵”也一直陪伴着他,也影響到他的壽命。

即使是提出進化論的本人——查爾斯·達爾文也有遺傳病,並且承受到近親生育的災難。妻子愛瑪是他的表姐,結果十個子女夭折三個,活下來的七個子女個個有病,有三個沒有後代,達爾文的遺傳病也對孩子們有影響,結果非常殘酷。

達爾文在一次遠洋旅行之後,在約29歲的時候已經提出了“自然選擇,適者生存”的進化論猜想,只是當時因一些顧忌沒有公開發表,在1859年才正式發表《論依據自然選擇即在生存鬥爭中保存優良族的物種起源》(即我們熟悉的《物種起源》)。

只是當時這個猜想並沒能得到科學的證實,它也不像“費馬猜想”和“哥德巴赫猜想”被人信服,實際上一直處於爭議之中。進化論意味着物種的改變是通過一系列微不足道的連續式的增長完成的,但這實在令人難以想象。大部分人覺得“適者生存”可以證實,但“自然選擇”存疑。

我們想一想也是這樣,要說人類由猴子變來,看體形確有相似之處,但說是由魚進化而來?簡直有些離譜。所以一段時間,“進化論”和“突變論”相持不下。當時達爾文本人也自然是解釋不清楚的。

光陰荏苒,現在來看,進化論絕不僅僅只是生物學的一個小課題,它就好像引力學說之於物理學一樣,都是奠基性的開拓之作。

不但如此,從牛頓機械論到達爾文進化論是一個世界觀級別的轉化,是超出人生的侷限,在大尺度的時間空間的環境中,第一次用非神創論的方式,解答了萬物得以發生的複雜序列的自然關係(這恰恰是達爾文在發表進化論之前顧忌之處)。


這本書作者以優美的史學與文學筆調,細膩地介紹遺傳學的過往與現況。其中關於基因和遺傳學發展歷的各個重要人物,及其學術觀點的衝突的介紹尤其精彩,讓我一個零基礎(慚愧,老師莫怪)的小白也能看得興致盎然,似乎對生命的奧祕多了一點點了解。

首先上場的是我們熟悉的孟德爾。在1884年,人們還在普遍流傳着古老的母親印記學說,也就是母親有什麼親身經歷,子女就會帶有什麼生理特點。遇到海怪的女人就會生下長有鱗片的小孩和穿着魔鬼西裝的男士,偷情的婦女就會產下長有蹄子和腳的私生子。

但科學正在蹣跚地起步,光明的火種,正和矇昧的寒冷纏鬥不止,影響遺傳的神祕面紗正在從一角兒被揭開。修士孟德爾進行了著名的豌豆實驗,另一位修道士弗雷德里希米歇爾也利用酷寒天氣保存了從大馬哈魚的精液當中提取到的一些灰色粘稠奶狀物質,因爲它們影響乃至決定着遺傳。

孟德爾所揭示的遺傳規律是:生物的親代傳遞給子代的不是性狀本身, 而是控制生物性狀的、呈顆粒性的遺傳因子。這種遺傳因子有顯性因子和隱性因子之分,它在體細胞中是成對存在的,在生殖細胞中卻成單存在。遺傳因子互不融合、互不沾染、各自獨立。當雜種產生配子的時候,成對的遺傳因子彼此分離,分別進入到不同的配子中;而不同對的遺傳因子則自由組合,各自獨立地傳遞給下一代。這就是孟德爾總結出的被後人稱之爲“分離律”和“自由組合律”的兩個遺傳定律。

而孟德爾所闡述的“遺傳因子是相對穩定傳遞的”、“雜交可導致遺傳因子的重新組合,由此產生的變異是生物進化的原因。這個問題的重要性對生物的進化歷史是難以估量的。”等新的見解,被相信達爾文進化論的一些學者認爲是與達爾文的進化觀點是背道而馳的。

一時間,已經死去快20年的修士孟德爾驟得大名(他的名言“我的時代終將來臨”被驗證了),因爲他的成果也被三位不同的生物學家幾乎在同時各自獨立的重新發現。

孟德爾的實驗看起來恰好給出了反達爾文主義者需要的證據,關鍵還不是那個3:1的比例,而是遺傳性狀的可分離性證明了生物遺傳是如同一個一個顆粒一樣向下傳遞的,這當然是離散的。而跨越離散狀態的方式,你只能是跳躍,不能是漸進。豌豆要麼是黃的,要麼是綠的,它不會一點點的從黃變綠,至少從來沒有人見過三分黃的豌豆。

20世紀初,當時的人們已經建立起了基因概念,但並不知道基因的生物基礎到底是什麼,只是抽象的瞭解到這是遺傳的載體,它可以傳遞,可以發生改變。另一方面,人們已經明確了許多生物當中都有染色體,染色體總是成對出現的,數量和父母是完全相同的。

抽象的基因和實體的染色體之間究竟是什麼關係?基因是不是位於染色體體內?如果位於其內,那它具體是怎麼樣?在各個染色體上分佈的染色體本身,對於遺傳有什麼作用?所有這些問題全都沒有答案。雖然當時各種用來解釋的假說滿天飛,但毫無疑問,其中並沒有明顯的勝出者。


然後又一組奇形怪狀的隊伍出現了,有犟脾氣的摩爾根,助手斯特蒂文特,脾氣火爆的穆勒,還有那位離不開女人的花花公子布里奇斯,四個奇葩組成了一個研究團隊,順帶把實驗對象——果蠅也帶入史冊。

他們想激發突變的產生,然後研究其中的規律。果蠅實驗給出的結論是驚人的,一次次的實驗中,突變從天而降,就活生生地發生了,而且白眼兒:紅眼兒等於3:1的比率再次證明了孟德爾的結論。這個實驗一下子就把本來彎的(對進化論存疑的摩爾根)給掰直了!反對者一下子成爲達爾文的擁擠者。

實驗的其他成果給出了更多推動遺傳學向前進步的初步結論,摩爾根以他的倔強和熱情大力推動這些成果繼續發展,並因此榮獲諾貝爾獎。但他一向偏心,把獎金分給了除穆勒之外的其他所有人。

這讓本來就感受到被“歧視”,一直覺得其他成員被偏愛的穆勒大爲光火,另起爐竈。因爲穆勒率先意識到基因,突變,自然選擇這三者恰好是相融的,不是對立的。基因帶來穩定的遺傳,突變產生小幅度的跳躍,自然選擇則利用這些跳躍促成物種的進化。他也因此而同樣榮獲諾貝爾獎。

達爾文和孟德爾合體了。

某種意義上來說,漸變論和跳躍論都是對的,進化的突變可以被認爲是跳躍。但其相對整體而言,微小的比例又的確可以被說成是一種漸變。


下一個問題接踵而來,基因究竟是什麼呢?這個問題引出了一場持續近半個世紀的紛爭。

經過一系列的跟蹤實驗,細胞中活動頻繁的蛋白質和脫氧核糖核酸,也就是DNA脫穎而出。

1952年時,赫爾西和蔡司發表了論文,他們用硫元素和磷元素作爲標記,跟蹤注射的遺傳物質走向,毫無異議地排除了蛋白質作爲遺傳物質的可能性,至此,所有的遺傳研究全部鎖定在DNA身上。

但DNA究竟是什麼呢?當時的人們已經知道DNA具有各種的成分糖,磷酸鹽以及環狀結構的分子,這就像一張尋寶圖的零散的線索。但這些成分究竟是如何組裝在一起的,以及如何工作的,這纔是要尋找的寶物。

如有神助(這句是真心感慨,爲什麼遺傳學有那麼多修士和修女發揮了重要作用?!),一位虔誠的修女米蒂亞姆,經常穿着全套的修女服裝和笨重的帽子,在改造過的狹小洗澡間內,神情肅穆地做實驗。結果雖然只得出了一個錯誤結論,但她所發明的紫外線照射法卻極大地啓發了其他研究者。

然後一個又一個的神奇人物出場,前赴後繼,把遺傳學的神祕面紗從各種角度掀開。此處省掉我不懂(你也不懂)的內容XXX字


進化論如此簡單和優美,試想想,進化只基於簡單法則和反饋,而複雜性由此自發地出現(這個過程沒有超力量的設計和引導),這對於我們理解複雜世界給出了超乎異常的巨大幫助。

在混沌大學的課程裏,李善友教授就對這個進行了知識遷移。

他把遺傳(現有業務,第一曲線)+變異(在第一曲線上的小的創新)+選擇(市場選擇)=進化(新物種,即第二曲線)用下圖簡單地表示了出來,非常有啓發。

——END (神奇:被問國足如何奪世界盃,ChatGPT崩了)

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