今天,我们人类的科技达到了前所未有的高度,航天器扶摇而上,深潜仓鱼游海底。但除了向外部拓展认知的疆域,人类也在不断地向内拷问自己:我从哪里来?我们人类和地球上的其他生命何以一起走到了今天呢?在我们短暂的一生中,几乎看不到物种发生变化。所以,人类一度以为生物的性状是静止的。然而,从地球上出现第一个单细胞之前,生命就开始了复杂漫长的进化过程。
地球生命的进化之流时而壮丽恢弘,时而宁静悠扬,它的起源、辐射、灭绝和复苏如同一部交响乐的不同乐章,而乐章的舞台,就是我们赖以生存的蓝色星球。
进化论的先行者——拉马克早在1809年就在《动物学哲学》里系统地阐述了他的进化学说。他相信物种是由简单到复杂进化的,书中提出了两个法则:一个是用进废退,一个是获得性遗传。这是什么意思呢?
简单来说,环境的改变会引起动物习性的改变,习性的改变会使某些器官经常使用而得到发展,另一些器官不经常使用而退化,在环境影响下所发生的定向变异,即后天获得的性状是能够遗传的。拉马克最大的贡献在于他是演化论的支持者,但是拉马克的观点与当时占统治地位的物种不变论产生了很大的冲突,导致他一生遭受了很多的打击和不幸。
自然选择的奠基人——达尔文在1859年,他经过20多年研究,出版了《物种起源》。
在这部书里,达尔文通过大量的证据旗帜鲜明地证明了“进化论”的思想,将全新的科学的生物进化思想展现于世人,推翻了“神创论”和物种不变的理论。达尔文的进化论中,核心思想是“自然选择”。
他认为,拉马克那种“长颈鹿‘为了’吃到更高的树叶努力伸长脖子,所以一代代传下去,有了长脖子”的所谓内力,并不靠谱,真正的原因是,一个物种群体里,个体之间会有微小差异,有利的特性,会使个体更好的生存和繁殖,提高了这些个体适应环境的能力,进而更有可能寻找到配偶产生后代,而这样的特征有可能遗传给后代;而不适应环境的特性,则会对个体的生存繁衍产生不利影响,从而减少了他们后代的数量,这样的特征有可能较少的出现在后代中。
久而久之,遗传变异+自然选择,形成了进化的内动力。
孟德尔的遗传学和综合进化论在上世纪二十年代到四十年代,进化论的研究达到了一个前所未有的新高度,很多科学家都用自己擅长的方式完善着进化论,孟德尔的突变论和达尔文的渐进演化论达到了前所未有的统一。
1942年,《Evolution: The Modern Synthesis》一书出版,综合进化论得以完整阐述,值得一提的是,这本书的作者英国生物学家朱利安·赫胥黎是托马斯·赫胥黎的孙子,而托马斯·赫胥黎就是当年达尔文进化论的坚定支持者、《进化论与伦理学》(其中一部分被翻译成中文,即著名的《天演论》)的作者。
表观遗传学能否为拉马克平反?
上世纪五十年代,DNA双螺旋结构的发现为人类打开了分子生物学的大门,它的发现者不仅获得了诺贝尔奖,更将永载于人类史册,因为DNA分子结构的发现,科学上无论如何高估其意义都不为过。不说现在我们所有与生物有关的科学和技术都以此为基础,即便在当时,人们知道了DNA是控制遗传性状的基本单位,而DNA的突变是群体内变异的基础,正是DNA的多样性,决定了物种的丰富性。
同时,双螺旋遗传物质的发现,也进一步证明了,地球上的生命有一个共同的起源。在DNA双螺旋结构被发现的同一年,爱丁堡大学的发育生物学家康拉德·沃丁顿发现,处于胚胎发育阶段的果蝇在受到一些外部环境影响的情况下会发育出不同的翅膀结构,并且这种性状改变会遗传给此后所有的后代,然而后代的基因型却没有发生改变。为此,沃丁顿创造了“表观遗传学”(Epigenetics)一词,用来描述经典遗传学所不能解释的现象。
如今,表观遗传学的精确定义是:在不改变DNA序列的前提下,能够调节DNA功能、决定基因表达或关闭的,可遗传的分子生物学因素。也就是说,表观遗传学研究的是由DNA序列改变之外的因素引起的可遗传的变化,显然,拉马克的遗传学说很可能都属于表观遗传。