支書老屋

一個老朽的不朽老屋
正文

【勇敢與基因】

(2006-07-19 15:57:06) 下一個


這個話題其實很大,我翻貼查了一下最初爭論的起因,好像本來是有關政治問題,但既然扯到了基因上,那也不妨自由地做一番聯想。老風雖不是基因專家,相信也還是有發言權的。生物物理現在是熱門,也沒準俺以後去研究這方麵的事,這方麵老薛是俺的榜樣。

我們都相信身高,膚色,臉型等是人的性狀,應當由遺傳基因來決定(雖然現在還不知道具體是DNA上哪一段密碼),那麽勇敢與否是由遺傳決定的嗎?很難說,老風認為多半不是,而且是也不會是一種簡單密碼決定。主要是因為勇敢不是一個能定量衡量的性狀(如果它是性狀的話)。它的構成需要許多基本條件,而環境無疑起著比遺傳大得多的作用。

這裏先舉一個例子,雖然不能考證原始出處,但我相信它的真實性。說是在抗日戰爭時,一群日本鬼子,也就十來人吧,大約因為某士兵失蹤之類的事衝進了一個村,全村一千來口被集中起來,押到後山上被迫挖坑,全部活埋,隻有一人因土埋的淺活了下來。

我聽說這個故事的時候,一方麵對鬼子暴行怒不可遏,一方麵卻又無比悲哀。一千多人啊?如果反抗起來,鬼子就算一槍能殺一個,也會把子彈耗光吧,卻選擇自己埋葬自己。橫豎是死,為什麽不反抗一下?為什麽不讓自己死得有些聲響?為什麽不讓自己的鮮血噴灑得壯烈些?

我們這個民族,血管中湧動的勇氣的確不是太多,誠如呆王之言,這和統治者的殘酷鎮壓有關,如元代的濫殺,明代的東廠,清初的屠城和文字獄等。但這些造成的後果並不是簡單的性狀選擇保留,而是一種怯懦的文化和風氣的形成。同樣的行徑包括統治者由於統治需要向老百姓灌輸的精神愚民。

道理很簡單,基因的整體改變是個漫長的過程,需要幾代,幾十代,甚至幾百代才能完成,如狼向狗的馴化。而且一旦形成,很難返祖。而一個民族的風氣改變,隻需一代人就行了。這樣的例子比比皆是。當然,時間越長,文化的感染力就越大,風氣就越難改變。

一個民族的性情其實和他們的勞作方式有關。最初大家都是原始人,因為周圍環境不同走上了不同道路。選擇定居耕作的民族,其性情會逐漸平和,會逐漸積累產生文化,而遊牧部落則會在長期內保持野性,也就是我們常說的勇猛。

反過來,環境也可能促使定居民族變得強悍勇猛。古羅馬人是自耕農經濟模式,他們的勇猛是尚武的結果,因為不這樣就會被周圍城邦吞並。相信基因上他們不會比周圍部族人優出許多,然而他們的尚武決定了他們無比的戰鬥力。而這些羅馬人的後代,相信其基因不會比其祖先變化多少,當進入羅馬帝國輝煌期時,已經變得貪圖享樂,喪失公民理想,終於滅在了北方日爾曼遊牧民手下。

同樣的,古典期瑪雅人性情溫和,文化中極見和平主旨,可是到了後期文明中心遷移,屢屢受到北方凶悍嗜血的陶泰克部落侵襲,逐漸也變得嗜血,出現人祭等落後習俗。這難道是基因的改變嗎?

不是,是環境使然也。

以上是從人文和曆史方麵談談勇氣的形成機製,以後要從(分子)生物學角度談談基因控製勇敢性狀的可能性。

(待續)


(2)--紀念DNA雙螺旋模型提出五十周年

其實老風寫這些的主要目的不是為了和誰爭辯。今年是沃森(James D.Watsan)和克裏克(Francis Crick)提出DNA雙螺旋模型五十周年。1953年4月25日在“自然”(Nature)雜誌上由兩人合作發表的這篇短短的論文具有劃時代的意義,在人類認知史可以與相對論和量子論媲美,因為它從此打開了人類認識自身和生命本質的窗戶。正是因為它的重大意義,2003年4月25日被定為國際DNA日。而沃森和克裏克這兩個初出茅廬的小夥子的互補性成功合作更是被科學界津津樂道。

毫無疑問,遺傳學和更進一步的基因科學是一門偉大的學問,而上個世紀末轟轟烈烈的人類基因圖譜繪製更是一項前無古人的偉業。可是,基因能決定一切嗎?或者,生命的一切性狀都是由基因直接決定的嗎?

沒那麽簡單。

克裏克後來曾提出遺傳中心法則:遺傳信息從DNA傳遞給RNA,再從RNA傳遞給蛋白質的轉錄和翻譯過程,以及遺傳信息從DNA傳遞給DNA的複製過程。這無疑是遺傳理論的黃金法則。可是在後來的發現中,出現了不少相違背的例子,如逆轉錄酶可以RNA為模板、催化合成DNA,這樣遺傳信息也可以從RNA傳遞給DNA。

還有些例子,如我原先說過的紅鯛魚能雌魚變性,性別的變化不可以不當作性狀的改變,可是這過程中,並沒發生染色體的改變。事實上,後天的環境對個體發育是很重要的。日本人以前的身高普遍較低,可是由於製定科學計劃,保證營養膳食,現在日本人的平均身高在中國人之上。而基因的意義是在於,環境再怎麽變化,人也很難長成一頭大象。

至於說到勇氣這種很難準確定量描繪的“性狀”,那就更很難用基因去解釋了。我們知道一個人一生中染色體是不可能變化的(或者為了謹慎起見,最多有極微小變化),可是一個人的勇敢可不是與生俱來的,甚至也可能喪失。小時候怯懦的,長大了也可能是英雄,以前勇猛無畏,卻也可能因了某事前怕狼,後怕虎。喝了點酒,頭腦一發熱敢跟老虎拚,親人遇難懦夫也會有壯舉。秦舞陽十二歲敢殺惡人,進了秦宮卻噤若寒蟬。。。。。。等等,等等,都說明勇敢與磨練培養和具體環境有關。如果基因真地在起作用,也最多是某些人的生理結構容易被激發出壯舉,並不是勇敢的充分條件。而且,勇敢與否並不和體格性狀聯係,長的威猛的未必勇敢,書生模樣中如袁承誌,譚嗣同皆為罕見的勇者,劉胡蘭,趙一曼,江姐,張誌新等弱女子的勇氣,又何曾不讓須眉慚愧呢???在這些人完成的壯舉中,堅強的信念起著決定性的作用。

基因的破譯是極為複雜的工程,因了性狀確立的複雜性。即使身高這樣一個明顯的性狀,也很難肯定是由單純一段密碼決定。堿基配對是靠氫鍵完成,氫鍵的作用是比較弱的一種作用,所以DNA的雙鏈之間的耦合不是十分強烈,這也正有利於分解配對。另外,還要記住集團間的長程庫侖作用,這種機製可能導致某種性狀可能由距離較遠的堿基序決定。更複雜的是,統一堿基序可能參與不同性狀的編碼。

未來的基因工程中,對某一具體密碼的篡改,可能帶來不可預料的後果。所以基因工程一定要慎之有慎,人類已經在充當上帝,這既偉大,也很危險。

科學家,特別是一些偉大的科學家,當發展出某種新穎成功的理論後,就時常有將現有理論推廣到整個世界範圍的衝動,如維納,普利高津等。這樣的動機是好的,但幼稚了點,忽視了客觀規律的適用性,忽視了世界和認知的複雜性。基因決定論就是這樣的一種理論,其實是一種機械決定論。

至於說到成功與基因的聯係,那就更荒誕了。老愛四歲還不會說話,可謂不聰,等搞成功了,大家卻都說他是天才;老愛的兩個兒子,一個得了精神病,一個也就混了個普通教授,還不是物理方麵;居裏夫婦的大女兒倒是也得了諾貝爾獎,可是你看看人家的成長環境,才幾歲居裏夫人就組織大學裏最優秀的教授給他們的子女進行教育,實驗室開放。那樣的年紀老風在幹什麽?玩泥巴,打彈子吧!而他們的二女兒就沒在科學上有什麽建樹。

老風相信像數學方麵需要些天才,如印度的納瑪努賈(Ramanujan)和法國的迦羅華等等,因為肯定存在一些具體的腦組織結構適合快速運算和抽象思維,但是如果不努力,不學習,他們一樣是白癡。納瑪努賈的刻苦勤奮不是一般人能做到的,隻比陳景潤不差。

不要把個人事業的不成功歸結到基因上,那隻是懶人的借口。對老愛的大腦做的研究表明他的大腦並沒顯現出與他人的明顯不同。人的大腦,如今隻開發了很小的一部分,而且勤能補拙,這絕對是顛撲不破的真理。一份耕耘,一份收獲,坐吃山空,即使有父母的良好基因,殷實家底,不努力又怎能維護?富不過三代,這個世界還算公平,雖然不是那麽公平。

基因論的潛在危害是由此衍發的人種論,超人論,導致某種人對另一種人的先天支配和特權,這是極其危險的。他是超人,他就可以多妻,可以多生,可以讓你為他無條件服務。這種不公對社會的危害,遠遠超過了人種改良的益處。

勤奮,勤奮,再勤奮,發揮自己的潛質到淋漓盡致,誰也不比誰真差,老風當與大家共勉!

(當然,這樣天天喝茶胡混是不行的,汗顏,聊做精神安慰吧,畢竟人不是機器)


附:

脫氧核糖核酸結構的遺傳學意義 

  沃森和克裏克




  活細胞中脫氧核糖核酸(DNA)的重要性是無可爭議的。在一切分裂著的細胞中,DNA如果不是全部,至少也是大部分存在於細胞核內。DNA是染色體的主要組成成分。很多證據部說明它是染色體一部分(如果不是全部)遺傳性狀的攜帶者,也可以說它本身就是基因。但是,至今尚無證據能夠說明遺傳物質究竟是怎樣進行精確自我複製的。

  最近,我們提出了一個脫氧核糖核酸鹽的結構模型。這個模型如果正確的話,就直接地解釋了遺傳物質自我複製的機製。與我們的前文同時發表的倫敦金氏學院學者們的X射線資料,定性地支持我們的結構模型而與以前提出的所有結構模型都是矛盾的。雖然這一結構模型尚需更多的X 射線資料加以證實,我們充滿信心地認為,現在就討論它的遺傳學意義是正確的。為此,我們假定脫氧核搪核酸鹽的纖維並非由於製備方法而產生的矯作物。威爾金斯及其同事們曾經指出,由分離出的DNA纖維和某些完整的生物材料,如精子頭部和噬菌體顆粒等,同樣可以得到類似的X射線圖譜。

  脫氧核糖核酸的化學結構現在已經完全確立了。如圖1所示,它是一個很長的分子,以有規律地交替出現的糖和磷酸構成其骨架。每一個糖聯結一個含氮堿基,而堿基又有四種不同的類型(我們認為5-甲基胞嘧啶與胞嘧啶等同,因為兩者在DNA結構中皆能很好地參與堿基配對)。兩種可能出現的堿基——腺嘌呤和鳥嘌呤為嘌呤;另外兩種——胸腺嘧啶和胞嘧啶為嘧啶。迄今所知,多核苷酸鏈中堿基順序是無規律的。由磷酸、糖和堿基構成的單體稱核苷酸。

  我們這個具有生物學意義的結構模型的第一個特點,在於它不是由一條而是由兩條(多核苷酸)鏈所構成。這兩條鏈皆繞一個共同的纖維軸旋轉,如圖2所示。一般認為DNA漢有一種化學結構形式,因此螺旋結構中隻應有一條鏈。但是,X射線所得密度圖強有力地證明螺旋結構中有兩條鏈。

  另一個有生物學重要意義的特點是這兩條鏈維係在一起的方式。這種方式表現為堿基間形成的氫鍵,如圖3所示。堿基以配對方式聯結在一起,即一條鏈上一個堿基與另一條鏈上上個堿基通過氫鍵聯結在一起。關鍵問題在於螺旋結構中僅能形成某些專一的堿基對,為了維係兩條鏈,堿基對中一個堿基是嘌呤,另一個則必定是嘧啶。否則,如果一個堿基對包含兩個嘌呤,兩條鏈之間則容納不下。

  我們相信,堿基幾乎完全以常見的互變異構形式存在。果真如此的話,形成氫鍵的條件則是非常嚴格的。僅能形成的堿基對為:

  腺嘌呤與胸腺嘧啶

  鳥嘌呤與胞嘧啶

  堿基間形成氫鍵的方式如圖4和圖5所示。堿基對能以兩種方式形成。例如,兩條鏈上都可能出現腺嘌呤。一條鏈上出現腺嘌呤,則另一條鏈上和它配對的堿基必是胸腺嘧啶。反之亦然。

  最近的分析結果指出,在測定過的各種來源的DNA樣品中,腺嘌呤的數量接近胸腺嘧啶的數量,鳥嘌呤的數量接近胞嘧啶數量。但是,腺嘌呤與鳥嘌呤的比值則因來源不同而不同。這些分析結果強有力地支持堿基配對法則。事實上,多核苷酸鏈的堿基順序如果是無規律的話,除了求助於我們的配對法則外,要解釋這些分析結果是很困難的。

  我們的結構模型中磷酸和糖的骨架是完全規則的。而在這種結構中任意堿基對順序都是合適的。這一模型說明,在一個很長的分子中可以有很多交換不同的堿基排列順序。因此,這似乎表明嚴謹的堿基順序就是攜帶遺傳信息的密碼。如果已知兩條鏈中一條鏈的堿基順序,根據專一堿基對法則,可以準確無誤地寫出另一條鏈的堿基順序。可見,一條鏈與另一條鏈是互補的。正是這一特點表明了脫氧核糖核酸分子是如何自我複製的。

  以前討論目我複製通常要涉及樣板或模板這個概念。曾經提出過直接自我複製的樣板論,也有過由樣板產生“副本“,“副本“反過來作樣板再產生初始的“正本“的說法。但是,這兩種觀點都沒有具體解釋這一過程是如何在原子和分子水平上進行的。

  現在,我們的脫氧核搪核酸模型實際上是一對樣板。這兩條祥板是彼此互補的。我們假定,在複製之前氫鍵斷裂,兩條鏈解開並彼此分離。然後,每條鏈都可以作為樣板,在其上形成一條新的互補鏈。這樣,我們最後得到了兩對鏈,而此前我們漢有一對鏈。而且,在複製過程中,也是嚴格符合堿基對順序的。

  仔細琢磨一下我們的模型表明,如果一條鏈(或它的有關部分)呈螺旋結構,複製就很容易進行。我們設想,細胞在其生活階段中合有大量遊離核苷酸(嚴格他講應是多核苷酸的前體)可以被細胞利用。遊離核苷酸的堿基常常通過氫鍵與鏈上一個堿基配對。我們現在假定,如果新合成的鏈可以形成我們設想的這種結構,則生成新鏈的單體聚合化反應才有可能進行。這種觀點表麵上似乎是講得通的。除非這些核苷酸是形成我們的結構所必需的,否則,由於位阻效應,它們就不能在初始的鏈上“結晶”並彼此接近最終聯成一條新鏈。這種聚合化反應是否需,要一個專一的酶,或者已有的單股螺旋是否可以有效地起到酶的作用。這些都是尚侍進一步研究的問題。

  因為我們的模型中兩條鏈是相互纏繞在一起的,要分開它們必須解除這種纏繞。兩條鏈每34埃纏繞一周,因此,一個分子量為一百萬的DNA約有150周螺旋。不管染色體具有怎樣精細的結構,仍然需要有相當數量的非螺旋部分存在。顯微鏡觀察的結果明確指出,在染色體有絲分裂中出現很多纏繞部分和非纏繞部分。盡管這是宏觀現象,大概也反映了分子水平上的類似情況。要並井有條地弄明白這些過程是怎樣發生的,雖然現在還有困難,我們覺得上述的看法還是值得考慮的。

  在前文中,我們提出的結構模型仍然有值得商榷之處。兩條多核苷酸鏈之間可以擺一條多肽鏈圍繞同一螺旋軸旋轉。鄰位磷原子之間的距離為7.1埃,與完全伸展的多肽鏈一個周期的距離非常接近,這或許有某種意義。我們認為,在精子頭部或核蛋白體矯作物之中,多肽鏈大概占據著這個位置。關於DNA已發表的X射線圖中,出現比較微弱的次級譜線(second layer-1ine)與這種觀點粗略地相符合。蛋白質在這裏的功能可能是控製DNA鏈是否纏繞,有助於將一條多肽鏈維持在螺旋構型之中,或者表現其他非專一性的作用。

  我們的模型也為其他一些現象提供了可能的解釋。例如,自發變異可能是由於一種堿基偶爾以它不常有的互變異構體形式出現而產生的。另外,在減數分裂中,同源染色體的配對可能也依賴於專一的堿基配對。我們將另外詳細討論這些問題。

  現在,我們提出的脫氧核糖核酸複製的一般概念,應該看作是一種推測。即使這種觀點是正確的,要詳細描述遺傳複製機製尚需很多新的發現。多核苷酸的前體是什麽?什麽力量促使兩條鏈解開?蛋白質的確切作用是什麽?染色體究竟是一對長的脫氧核糖核酸鏈,或者它包含一束由蛋白質聯結在一起的核酸鏈?

  盡管這些都是不能肯定的問題,我們覺得我們提出的脫氧核搪核酸結構可能有助於解決一個基本的生物學問題——遺傳複製中樣板的分子基礎。我們提出的假說是,祥板是由一條脫氧核糖核酸鏈的堿基組成的圖案,而基因包含著這種樣板的互補堿基對。

  作者之一(沃森)由美國小兒麻痹症國家基金會獎學金資助。

  劍橋卡文迪什實驗室,醫學研究委員會生物分子結構研究單位

  參考文獻

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評論
lingyuan 回複 悄悄話 支書的勇敢起因學說有一定道理.

說說兩點粗略的看法

1).中國語言中將將性格(例如勇敢)常與血與骨相連,例如"血氣方剛","血性子的人",冷血動物". "硬骨頭","有骨氣"等. 好象有些道理. (就不細述其道理了).所以和DNA可能還是有些關係的.但受文化與社會,甚至場合的因素影響.
2).遊牧民族在大約中世紀時在世界範圍內統治世界,我覺得主要原因是因為當時他們掌握的馬術.當時的遊牧民族在馬上與其他人的步兵征戰,等於一馬+一兵對付一兵,顯然有很大的優勢(另外當時步兵的盔甲很重,馬上靈活得多). 後來輪船發明了,掌握造船術的西班牙與撲頭牙人統治了世界,等等...說明在某時代掌握最先進的技術與武器的重要性.

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