在上一篇爪文中,笔者向各位初步介绍了一下什么是表观遗传学。表观遗传学大潮威力强劲,不知道有没有把各位的科研思路打“潮”湿了。它不仅仅预示着未来广阔的研究、应用前景,也同时向旧理论提出了新思路。今天咱们就来看看表观遗传学和进化论,有着怎样千丝万缕的关系。
无论在国内或国外,达尔文主义在进化理论中占据着难以撼动的统治地位。尤其是在国内的中小学教材上,达尔文主义以真理的姿态一次次地将“宗教创世论”、“拉马克主义”等不同地生命起源、进化学说踩于脚下,乃至在大多数人眼中成为了进化论的代名词。
当然,达尔文主义本身也不是一成不变的。从达尔文发表《物种起源》至今,无数生态学家、遗传学家经过深入的研究,不断给达尔文主义以补充、发展与修正。在此过程中,逐步产生了“新达尔文主义”、“现代达尔文主义”等。但万变不离其宗,在大多数人心目中,达尔文主义之精髓可以用“自然选择”四个字概括。至于用进废退,适应性进化等,往往被归为谬误并遭到摒弃。但笔者仍想要旧事重提,再一次将拉马克主义与达尔文主义进行一番比较。
在拉马克和达尔文的年代,“基因、DNA”这些概念尚未诞生。也许他们意识到“遗传物质”存在的可能性,但是至于这个概念具体指的是什么物质什么结构,在当时的科学发展水平下是不可能得知的。传统意义上我们对达尔文与拉马克理论的区分主要是:拉马克的理论建立在“物种主观地改造自身”这一预设之上;而达尔文的理论则更大程度上强调环境选择物种。
换言之,达尔文和拉马克理论都认可环境选择的定向性,而他们的主要分歧在于:突变是是“随机”的。拿长颈鹿这个经典的例子来说:拉马克主义认为长颈鹿是由于不断主动地伸长脖子而导致脖子变长,再通过一代代之间的遗传,这个性状得以稳定下来;而达尔文主义认为长颈鹿种群中只有脖子足够长的长颈鹿才能吃到高树上的树叶,才能活下来,因而经过环境不断地筛选,最终使得那些拥有“长颈”的长颈鹿生存到了现在。
在传统观念里,达尔文的理论似乎更合理一些(并且教科书也是这么教授的),但是随着现代遗传学的飞速发展,我们已经步入了表观遗传学时代。针对长颈鹿的例子,我们不禁会提出这样的疑问:不断地伸长脖子是否会导致基因的某些修饰或改变,从而最终使长脖子成为可遗传的性状呢?
这个问题的答案看似清晰可见——显然是不可能的。的确,从达尔文主义的角度出发,这样的论调显然是错误的。但是,随着现代表观遗传学研究的开展与逐步深入,这个问题的答案远非原来想象的那么简单。
表观遗传学的诞生与发展一步步向人们揭示了后天的环境对基因表达、蛋白质合成乃至物种外在性状的改变的可能性。组蛋白的乙酰化、DNA的甲基化等等,都是在生命进程中时刻发生着的变化,而这些变化很可能导致可遗传的基因组的变化。
那么甲基化能在多大程度上发挥作用呢?举例来说,对出生缺陷(神经管缺陷等)等很多疾病的现代研究都表明,孕妇妊娠期叶酸的补充不足是一个很大的疾病诱因,而叶酸在体内的作用是提供有活性的甲基,叶酸缺乏将直接导致细胞内甲基化反应受到抑制。除了上述严重的缺陷外,还有很多常见疾病与DNA甲基化有着密切的联系,如抑郁、精神分裂、孤独症等,并且更值得注意的是,这些疾病本身并不影响生育功能,因而基因的表观修饰可能会遗传给下一代。需要注意的是,上述的甲基化并不一定是人全体细胞的某一个相同基因的甲基化,而更大程度上指的是特定种类某些细胞在其DNA特定基因片段的特定位点的甲基化。而这些疾病导致的DNA甲基化,又在一定程度上能够遗传给下一代(见爪文《给我。。。》)。那么如果疾病的表观突变可以遗传的话,其他后天习得的性状呢?长颈鹿的脖子会不会因此愈来愈长呢?
在上述讨论的基础上,“用进废退”和“自然选择”的差别是否还如我们当初想象的那么明显?在整个生命活动的过程中,物种本身的代谢,物种对于环境的适应与改造,环境对于物种的外作用,都“逐步”地(通过甲基化,乙酰化)改造着物种的基因组本身,而它们的结果正契合了拉马克和达尔文理论所共同关注的问题:个体如何更好地适应环境。
回到本文最初提出的问题,如何去辨别达尔文拉马克的理论孰对孰错,或者说,这两个理论本身又有多大区别。现在看来,似乎并不是一件简单的事情。达尔文和拉马克的观点并非都是对的或错的。或许拉马克主义过分强调了“生物的意愿”,而达尔文主义过分强调了环境对变异的“选择”。而如果撇开拉马克理论中强调“意愿”的成分,其余部分在现代遗传学的研究上还是能站得住脚的。
事实上,达尔文理论是从拉马克那儿继承下来的,这两个理论是有连续性的。再进一步来说,达尔文的理论是否真的彻底否认后天环境对于基因的改造呢?事实上,除了对于“选择的作用”的强调之外,我们似乎并不能在达尔文本人著作中找到关于“变异”来源的具体说明。可见达尔文其本意并不会刻意去否认“后天”改造的可能性与重要性——这种改造并不一定是物种主观的改造,也包括环境对物种的客观改造。
笔者再次将达尔文主义与拉马克主义进行比较讨论,并非试图去分清谁对谁错。科学的进步,时代的发展,需要我们用更开阔得视野去看待问题。拘泥于权威与经典、照本宣科,否认知识的变迁与进步(自我纠错),这才是不可取的——恐怕也是不符合进化论的吧。