我曾經(jīng)以為科學(xué)總是絕對(duì)客觀地、理性地、不偏不倚地反映我們身邊的世界,然而當(dāng)我離所謂的科學(xué)越近時(shí),則越發(fā)感覺事實(shí)并非如此??茖W(xué)并沒有那么不食人間煙火,而是受時(shí)代、社會(huì)和政治力量影響的創(chuàng)造性人類活動(dòng)??茖W(xué)家也是人,不可避免會(huì)受自己的文化背景、知識(shí)結(jié)構(gòu)以及習(xí)慣的思維方法所左右和制約,對(duì)證據(jù)的詮釋總是或多或少地?fù)饺胫饔^思想。在同樣的證據(jù)面前,不同背景的科學(xué)家常常會(huì)得出大相徑庭、甚至背道而馳的結(jié)論。但這都無傷大雅,更糟糕的是:證據(jù)有時(shí)甚至?xí)徽`解!
最近一則消息在互聯(lián)網(wǎng)上不脛而走:“據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道,一項(xiàng)新研究表明一種神奇的魚類竟全是“女兒身”,7萬年來從未交媾。但一直繁衍至今。它們?cè)诠惶魬?zhàn)達(dá)爾文的進(jìn)化論,這種魚就是亞馬遜帆鰭鱸。”我并不認(rèn)為這是有人別有用心地故意曲解,而更愿意相信這僅僅是編輯的疏忽,或者是長(zhǎng)期站在達(dá)爾文進(jìn)化論對(duì)岸的人們對(duì)新證據(jù)的一種解讀。因此,我作為一個(gè)受過多種生物學(xué)訓(xùn)練和對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化論有所了解的人,似乎有必要對(duì)此做出我個(gè)人的詮釋,目的是為大家提供另一種視角。我相信廣大的讀者將有更多的理智做出自己的判斷。事件源于發(fā)表在最新一期的《BMc進(jìn)化生物學(xué)》雜志上的一篇論文,此文有一個(gè)相當(dāng)繞口的標(biāo)題:《在“繆勒棘輪”模型下對(duì)二倍體亞馬遜帆鰭鱸滅絕風(fēng)險(xiǎn)的定量分析》。簡(jiǎn)單地說就是用一假設(shè)的數(shù)學(xué)模型(或者說是一堆公式)計(jì)算一下這種叫亞馬遜帆鰭鱸的魚可能會(huì)在什么時(shí)候滅絕。那這又如何能跟達(dá)爾文進(jìn)化論扯上關(guān)系呢?為了回答這個(gè)問題,請(qǐng)?jiān)试S我先對(duì)其中兩個(gè)令人費(fèi)解的名詞——“二倍體弧馬遜帆鰭鱸”和“繆勒棘輪”做一下解釋。
首先,我希望跟大家分析的是亞馬遜帆鰭鱸這種有趣的魚的傳奇故事。它的第一個(gè)可愛之處在于其“迷你”的身材:一般身長(zhǎng)僅3厘米~7厘米。同時(shí),它并不生活在亞馬孫河,而是居住在美國(guó)得州東南部和墨西哥西北部的河流中。它之所以被冠為“亞瑪遜”頭銜,主要是它有一種很特殊的生殖方式。這種魚是人們發(fā)現(xiàn)的第一種單性脊椎動(dòng)物,它只以“女性”方式存在于世上。也就是說,它不但自己是“女兒身”,它的世世代代也都是“女兒身”。
那么,沒有雄性,它們?cè)鯓友永m(xù)自己的后代呢?這是除了單性以外,這種魚最為迷人之處了,它是雌核發(fā)育,與孤雌生殖類似。孤雌生殖,顧名思義是指無精子參與的生殖。我們熟知的雄性螞蟻就是由蟻后產(chǎn)的未受精的卵直接發(fā)育而成的,這就是孤雌生殖的典型案例。雌核發(fā)育與孤雌生殖相似,后代由未受精的卯發(fā)育而成,其遺傳物質(zhì)幾乎完全來源于母親。但稍有區(qū)別的是雌核發(fā)育需要有精子形式上的參與。亞馬遜帆鰭鱸的卵不能直接長(zhǎng)成魚苗,必須經(jīng)過其他魚(當(dāng)然是與其有極強(qiáng)親緣關(guān)系的一兩個(gè)姐妹種)的精子的刺激才能發(fā)育。其卵的發(fā)育好比一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)洗衣服的過程,人好比是精子,并不需要真正地參與,只要輕輕地按一下按鈕,之后洗衣機(jī)就會(huì)代勞。當(dāng)其他魚的精子一旦進(jìn)人亞馬遜帆鰭鱸的卵內(nèi),它將立刻遭到各種酶的“攻擊”,最終幾乎落下個(gè)死無全尸的下場(chǎng)。但恰恰是這種“犧牲”行為才使亞馬遜帆鰭鱸卵子的發(fā)育程序得以啟動(dòng)。這種生殖方式其實(shí)類似尤性生殖。而亞馬遜帆鰭鱸顯得更自然也更成功一些,它們中的任何兩個(gè)都像同卵雙胞胎姐妹一樣,具有完全相同的基因組,不但長(zhǎng)相一樣,甚至可以彼此接受“器官移植”。而且從誕生的那一刻起它們一直用雌核發(fā)育的方式“克隆”自己,一直成功繁衍至今!
對(duì)亞馬遜帆鰭鱸有些了解后,我們不禁還要問:那前面的“二倍體”又是怎么回事呢?這是個(gè)遺傳學(xué)的術(shù)語,可以理解為生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)包含全套遺傳信息的拷貝數(shù)。比方說,若細(xì)胞核中只有一份包含全部遺傳信息的拷貝叫做“單倍體”,也可以說有目,只有一個(gè)染色體組,例如上面所提到的雄性螞蟻。而像人類就是二倍體的生物,我們常常說自己有“23對(duì),46條染色體”。就是說我們的每個(gè)細(xì)胞核中含有兩份包含全部遺傳信息的拷貝,每份拷貝都儲(chǔ)存在以23條為一組的染色體內(nèi),于是在46條染色體內(nèi)共儲(chǔ)存了兩份拷貝。但儲(chǔ)存每一份拷貝所需的染色體數(shù)目在不同生物中不盡相同:人是23、黃牛是30、果蠅是4、馬是32、水稻是12、普通小麥?zhǔn)?1……亞馬遜帆鰭鱸是二倍體魚,其染色體數(shù)跟人相同有“23對(duì),46條染色體”。因?yàn)樵谂既磺闆r下,其姐妹種的精子進(jìn)入亞馬遜帆鰭鱸的卵后竟能幸運(yùn)地逃過被分解的厄運(yùn),進(jìn)而參與后代的形成與發(fā)育,于是形成非“二倍體”的后代。
其次,我想講講關(guān)于“繆勒棘輪”模型的問題??娎?1890年~1967年)是美國(guó)遺傳學(xué)家,因發(fā)現(xiàn)用x射線可以人工誘使遺傳基因發(fā)生突變而獲1946年的諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他認(rèn)為在無性生殖的種群(例如亞馬遜帆鰭鱸種群)中,其基因組將不可避免地逐漸積累微小的有害突變,造成基因組衰退,甚至導(dǎo)致該物種的滅絕。有害突變的積累就像只能向單方向轉(zhuǎn)動(dòng)的棘輪一樣,不可能回頭,直至滅亡。因此,后來被費(fèi)爾森斯坦稱為“繆勒棘輪”假說。
在奇妙的自然界中,絕大多數(shù)多細(xì)胞動(dòng)、植物都有兩性分化,進(jìn)行不同形式的有性生殖。在我們身邊,小至跳蚤、蚊子,大至鯨魚、大象,有哪個(gè)不是以有性生殖的方式繁衍的呢?無性生殖局限于某些小類群,而其原因何在?“繆勒棘輪”假說正好為有性生殖進(jìn)化優(yōu)勢(shì)提供了可能合理的解釋。由“繆勒棘輪”假說可以得出一個(gè)推論:有害突變不可逆轉(zhuǎn)的積累促使無性生殖的種群趨于滅絕。相反,有性生殖所伴隨的基因重組有利于去除有害突變,所以有性生殖是必然的。因此,該假說受到了一些學(xué)者的重視,并為了驗(yàn)證它而提出了種種數(shù)學(xué)模型。當(dāng)然。像亞馬遜帆鰭鱸這樣奇特的單性生物也順理成章地成為驗(yàn)證“繆勒棘輪”假說的“佳品”。但是,生物的進(jìn)化和滅絕往往要經(jīng)歷動(dòng)輒上萬年的時(shí)間,我們一般很難目睹這一過程。于是根據(jù)合理的數(shù)學(xué)模型,在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬,成了其中一種比較“時(shí)髦”的研究方法。
最后,在把專業(yè)名詞解釋清楚后,讓我們回到正題,對(duì)論文的結(jié)果進(jìn)行解讀:在選擇了合適的“繆勒棘輪”模型,并設(shè)定了參數(shù)之后,它就基本上是完全在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行的一次“虛擬人生”。結(jié)果表明:亞馬遜帆鰭鱸在過去70000年間就應(yīng)該絕種了。但事實(shí)上,它們現(xiàn)在竟然還活得好好的!但這種矛盾說明了什么呢?在我看來有兩種可能:
1、意味著“繆勒棘輪”模型乃至“繆勒棘輪”假說可能真的錯(cuò)了。但足即使是這里所用的“繆勒棘輪”模型錯(cuò)了,也并不能說明“繆勒棘輪”假說就一定錯(cuò),而僅僅是未被證實(shí)。再退一步說,假設(shè)“繆勒棘輪”假說真的錯(cuò)了,那么我們頂多是喪失了一條解釋有性生殖進(jìn)化優(yōu)勢(shì)的途徑,跟達(dá)爾文進(jìn)化論本身好像沒有多大關(guān)系,更別說是“挑戰(zhàn)”。這是顯而易見的,因?yàn)椤翱娎占啞奔僬f本身并不涉及達(dá)爾文進(jìn)化論的任何關(guān)鍵或者鶯要的論點(diǎn)。
2、過去對(duì)亞馬遜帆鰭鱸的研究可能有缺陷,直接導(dǎo)致參數(shù)乃至模型出錯(cuò),從而高估了其滅絕的風(fēng)險(xiǎn)。也可能是亞馬遜帆鰭鱸種群可能通過有限的雜交和基因重組、有絲分裂重組、父本基因滲透等其他機(jī)制獲得對(duì)基因組進(jìn)行必要更新的機(jī)會(huì),幫助自己幸存下來。換句話說,可能亞馬遜帆鰭鱸根本不是我們想象中的那種“嚴(yán)格”的無性生殖種群。
然而無論是哪種原因,從這種結(jié)果與現(xiàn)實(shí)的落差中,我始終看不到如何能觸及挑戰(zhàn)達(dá)爾文的皮毛。而且,該文從頭到尾亦未提及達(dá)爾文進(jìn)化論的任何重要觀點(diǎn)。雖然我竭力思考,但仍只能得出與此無關(guān)的結(jié)論。
(張小寧 插畫)
鏈接
敢于浪費(fèi)哪怕一個(gè)鐘頭時(shí)間的人,說明他還不懂得珍惜時(shí)間的全部?jī)r(jià)值。
完成工作的方法是愛惜每一分鐘。
我從來不認(rèn)為半小時(shí)是微不足道的很小的一段時(shí)間:
我的生活過得像鐘表的機(jī)器那樣有規(guī)則,當(dāng)我的生命告終時(shí),我就會(huì)停在一處不動(dòng)了。
壽命的縮短與思想的虛耗成正比。
我一貫力求思想不受束縛。
我能成為一個(gè)科學(xué)家,最主要的原因是:對(duì)科學(xué)的愛好;思索問題的無限耐心;在觀察和搜集事實(shí)上的勤勉;一種創(chuàng)造力和豐富的常識(shí)。