第三課 基因與進化

雙螺旋結構


來自人文課堂,主講老師謝田,我只是一個知識的搬運者和整理者。

生命做出的所有選擇,都是為了生存和繁衍。生命有一種本能,既不要求自己的后代100%傳承,也不要求100%創新,而是找最合適的方式。條件適宜,那就傳承多一點,再度適應環境;環境惡劣,那沒辦法,只有大膽創新才有生存的機會,那就創新多一點,達到更新的結果,從而生存與繁衍。

自私基因論

上節課還留下了一個問題:自私基因理論認為基因只是想把自身傳遞下去,那你有沒有發現自私基因在某些地方出錯呢?

先來看看自私基因理論的基本邏輯:生命的傳承在于傳遞親代,即上一代的基因,為了基因的傳承,很多東西都可以舍棄,包括自己的生命。

看到動物世界的人,一定對一個場面特別熟悉,那就是動物大遷徙。為了生存和繁衍,不得不去找水源更充足,食物更豐富的棲息地,但其中驚險萬般。看看角馬就知道,每年都要跨河,但河里有著最強壯的捕食者——鱷魚。想要跨過河流,必須過了鱷魚這一關,這時角馬就會出現一個令人驚嘆的場面——自我犧牲。為了讓年輕的角馬平安渡河,為了讓自己的基因可以傳承下去,年老的角馬就會沖上前,以自我犧牲的方式來換取生命的延續。這種為了基因傳承的例子還有很多,在螞蟻遇到火災時,螞蟻會自動包成團,而且永遠是老的病的在外層,保護弱小仿佛是動物界的傳統,只為了讓基因可以延續下去。

當然不僅是動物會做出這樣的行為,我們人一樣會做出類似的行為。

有一個著名的實驗是這樣做的,很簡單,就讓志愿者靠墻站立,大腿小腿成一條直線,看著很簡單吧,但堅持兩分鐘就會發現很累。這時,如果工作人員跟受試者說,堅持得越久得到的報酬越多。當然這個受益人不一定都是被試者,有可能是被試者的父母,妻兒也可能是他們的堂兄弟表姐妹,實驗結果表明,當獲得報酬的受益人是自己時堅持的時間最長。而且隨著受益人與被試者的基因相似程度越多,站得就越久。想想看,生活中是不是有很多這種例子呢?不管是人還是動物都會自發地去為保持自己的基因而努力。

那么如果說傳遞基因是最重要的,那個體的復制就是就可靠最重要的方法啊。但是事實勝于雄辯,特別是有克隆技術以后,更是打破了這個理論。因為想傳承親代,那么很簡單啊,直接克隆啊。但事實并不是這樣的,我們都在找異性去繁衍下一代。而且,近親結婚是有更大機率去獲得與親代相似程度更高的基因,但為什么不允許近親結婚呢?因為近親結婚是不適合生命的傳承和發展的。因此,自私基因理論有其正確的地方,但是還不完善。

生命的進化

DNA

生命誕生的過程與環境是密不可分的,環境會倒逼著生物去進化,因為這樣才能更準確地反映環境,從而達到自身的生存和發展。環境自始至終都是復雜,資源是稀缺的,那為了生存,只能進化。從無機物到最簡單的有機物,有機物經過簡單的自我復制來達到應付環境變化的要求,那要想正確反映環境,就要求個體必須攜帶儲存更多的信息。想要儲存更多的信息就只能復制吸收更多的元素,自身規模更大,結構更復雜,就是這樣一步步復雜,一步步升華。生命的突破是一個和環境不斷博弈的過程。最終積累足夠大的數量之后,發生了質變,由前生命體升華為生命體。

而最早攜帶大量信息的載體可能是RNA,比其他所有的化學元素承載的信息都要多。雖然信息多,但RNA是不穩定的,那就要接著進化,終于出現了DNA。DNA是無比穩定的,因為它是雙螺旋結構的。如果把我們體內的一條DNA拖出來,大概有2米長。而所有的生命體都有DNA,DNA可以攜帶非常多的信息,可以做任何事情,可以變成人,可以變成兔子,可以變成老虎……只有儲存的信息越多,才能在復雜的環境生存下去。看看我們現在的世界就知道,20年前,一個大學生用三到四年在學校學來的知識就可以應付接下來40年的工作生涯,因為那時候的知識更新換代比較慢。但是現在呢?現在完全不行了,世界越來越在懲罰不學習的人,所以我們一刻不敢懈怠。所以,想要生存發展下去,就必須更復雜。環境在倒逼著基因自身做出變化。

兩性繁殖

看看我們周圍的世界,可能有北京人,有上海人,有廣東人,還有外國人,每個人的口音還不一樣,人類世界是有口音,但是生物界是沒有口音,因為這個世界只成功了一次,那就是DNA。DNA是生物界的通用語言,不管是人類還是細菌都是通用的。

細菌之間會不斷出現融合交流,來達到進化的目的,我們人類也不例外。我們人類的祖先是智人,但我們身體里面的基因不僅僅是來自直屬的智人,還有一些基因是病毒帶來的基因形成的。但是最初的病毒對于我們哺乳界的進化是有恩惠,早期胚胎就是通過病毒攜帶來的基因而形成的。所以基因之間是可以通過交流合作來達到成長進化的目的,這種進化不僅僅是生命個體的發展,更重要的是達成整個生物界的大發展。

地球上存在最早的生命是細菌。細菌是地球上現存最古老的生命也是最成功的生命。地球上的細菌有多少呢?1百萬億噸。我們身上隨處都有細菌的存在,細菌可以幫助我們消化,可以幫助我們吸收,細菌無處不在??铸埧梢詼缤?,但細菌不會,細菌比小強還不知道頑強多少倍。細菌有多頑強呢,在南極冰蓋3700多米的冰乳里面都發現有細菌存活。那里氣壓強度是350個大氣壓,那里完全黑暗,沒有一點光,而且與外界空氣隔絕幾百萬年,可想細菌的生命力有多強。即使細菌的生命力這么強,但依然面臨著環境變化和資源稀缺的壓力。在壓力之下,就會有一部分細菌被迫發生改變,于是出現最開始的單細胞生物,單細胞又進化為多細胞。出現多細胞之后,這個生物界進入了快速發展時期,多細胞又進一步進化為早期動物,又繼續發展為成熟動物。從最早生活在海底的恰尼蟲,到第一只爬上陸地的海洋動物,從軟體類動物到節肢類動物到脊椎動物,一步步地復雜,一步步地更能適應環境,乃至現在的我們人類可以通過強大的意識來改造環境,這是生命的奇跡。生命從無到有,是宇宙的大突破,從單細胞到多細胞的進化也是宇宙的大突破,最終迎來了生命的大繁榮。

但是動物產生之后,動物自身有優勢也有劣勢。劣勢是原來生命的進化是靠DNA的更改,DNA是生命的設計圖,適合生存的就留下,不適合的就舍棄來實現的。但是變成動物之后,DNA成長的速度變慢了,怎么慢呢?舉個例子就知道了。以前的南極是有大量捕獵的,藍鯨、企鵝、海豹達到了瀕臨滅絕的程度。所以在50年前,訂立了南極條約,不準大規模捕獵。現在再去南極看看,可以看到遍地的企鵝還有海豹,但是藍鯨依然很少,為什么?因為企鵝和海豹都是一年一生的,而藍鯨25年一生,和人類差不多。所以50年的時間,企鵝可以更新50代,但是藍鯨卻只有2代,因此藍鯨想恢復之前的繁榮還需要很長很長的時間。再看看細菌,一天好幾代,細菌可以靠DNA的迅速繁衍,以量變來追求質變,從而推動進化。但是動物不行,動物沒有那么多時間。那怎么辦呢?動物找到了一個新的方法,那就是兩性繁殖。兩性繁殖不再是單純對自身基因的簡單變化,而是50%的基因大交換。通過DNA的大交換來推動進化,使我們的基因能夠更精準的反映環境變化。

生命的進化是一個奇妙的過程,當你去仔細回味,追本溯源時,你會對自己現有的生命體生出油然敬佩之感,這可是46億年進化的成果。生命進化史,才是真正的大詩篇。

愿你我都熱愛生命。

課后問題:人有喜怒悲哀,動物也有,那為什么動物要有情緒呢?情緒在動物的進化中起著何種作用呢?

欲知后事如何,請聽下回分解——情緒的產生。

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