生命科学中的争议理论

2017-10-13 09:22沃梓颖
大科技·科学之谜 2017年9期
关键词:真菌阿尔茨海默争议

沃梓颖

在科学界,争议是经常出现的,但争议往往能带来一场思想风暴。而生命科学是一门十分复杂的科学,在主流理论之外,还有着许多富有争议的理论。下面我们就来介绍一些这样的理论。

达尔文的跳跃扩散理论

达尔文首次提出进化论以后,就有争议伴随。虽然进化论、自然选择等观点已被今天的主流科学家所接受,但是,一些衍生的假设仍然富有争议,特别是达尔文提出的一个叫做“跳跃扩散”的理论。

跳跃扩散理论是用来解释为何有些被重洋远隔的大陆,有着相同或相似的物种。为了解释这个现象,达尔文认为一些生物——从细菌、昆虫,到小型动物——可以借助各种方式搭顺风车,来跨过重洋抵达新大陆,然后开始定居生活。这些顺风车可能是冰块、海藻、一小块植被等,甚至可以完全借助风。

然而,跳跃扩散理论并没有被大多数科学家所接受。相反,许多人更相信陆桥说。这个理论认为以往各大陆有狭长的地峡(即陆桥)相连,使生物能在各大陆互相走动,后来这些地峡慢慢沉到海中,造成今日各大陆的分离。

不过,一些科学家在2014年用计算机模拟发现,生物更有可能是通过“跳跃扩散”,而不是借助陆桥来跨越重洋的。也许,我们想当然地认为“跳跃扩散”是一件罕见的事情,但在更长的地质时间尺度下,与海陆变迁相比,它可能是一件很常见的事情。当然,这项研究也没否认陆桥说。也许,这两种方法在塑造地球生物的多样性上,都扮演着重要的角色。

被猎捕的人

2005年,美国人类学家罗伯特·萨斯曼所著的《被猎捕的人》出版了。在这本书里,萨斯曼提出了一个观点:人类在进化过程中起到作用的角色,不是猎人,而是猎物。他认为,人类主要依靠植物为食,只有合适的机会时才会去狩猎。而人类是在摆脱捕猎者的过程中,智力和合作能力得到了大幅度的提高。

大多数科学家认为,人类祖先最开始时就是猎人,拥有着捕猎本能。然而,萨斯曼的书却挑战传统的人类学观点。在书中,他还提供了许多来自化石记录等的证据,證明他自己的观点。

例如,化石记录表明,南方古猿(最早的古人类,生活在700万年前到200万年前)的个头很矮,牙齿很平整,这样的身体很显然不适合打猎。另外,证据还表明,它们几乎不吃肉,吃的食物一般是水果和坚果。

此外,与南方古猿一同生活的食肉动物,体格都是巨大的,例如那时的土狼、剑齿虎跟现在的熊一样大。南方古猿没有身高,没有工具,没有锋利的牙齿,只能靠自己的大脑、身体敏捷性以及社交技巧,摆脱这些捕食者。

直到人类学会制作锋利的切割工具,以及使用火以后,才开始去吃肉。人类制作出的第一个工具直到200万年前才出现,而学会使用火的时间最早可能是在80万年前。事实上,一些考古学家和古生物学家认为,直到6万年前,人类才学会了一个系统化的狩猎方法。

所以说,与其说天生就是猎人,不如说人类天生就是园丁。萨斯曼认为,传统的猎人理论之所以如此流行,可能是受到的犹太教和基督教中一些观点的影响,即认为“人类生来是邪恶的,充满侵略性,是天生的杀手”。

同域性物种形成

在当今的进化论中,广为接受的一种观点是,物种形成的一个必要条件是,一定要有地理上的隔离:同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流,并最终演化为两种或更多种新的物种。

但是,一种叫做“同域性物种形成”的观点认为,在相同的地理区域内,也会有新的物种形成。驱使新物种形成的因素则是那些非地理性因素,例如资源的限制、种群内部的激烈竞争等。

虽然上面这个观点已经存在几十年了,但大多数科学家都不太赞同。不过,一个关于巴西蚂蚁物种的新发现表明,同域性物种形成的观点也许是正确的。

2014年,德国研究员克里斯蒂安·拉贝林在巴西圣保罗大学校园里挖掘蚁群时,发现了一种从没有见过的蚂蚁。经过分析后,他发现它们可能是从当地的一种真菌培植蚁分化出来的新物种。

一些南美洲的蚂蚁,会采集树叶并利用树叶的残渣对特定真菌进行种植培养,以获取真菌中的蛋白、脂肪和碳水化合物。这种蚂蚁叫做真菌培植蚁。不过,这些新发现的蚂蚁比当地常见的真菌培植蚁更小、更有光泽,而且还发展出了翅膀。然而,它们自己却不培植真菌,而是直接去吃其他蚂蚁培植出的真菌,可以说是一种寄生蚂蚁。有时候,它们偷食的行为不会被发现;但有时候,它们会被真菌培植蚁识别出来,并被咬死。

尽管证据不足,但拉贝林认为,这些寄生蚂蚁可能是一种正在形成的物种。拉贝林等人使用遗传分析,发现寄生蚂蚁的基因是独特的,与当地的真菌培植蚁存在亲缘关系。他们估计,这种寄生蚂蚁物种分化出的时间,大约发生在距今3.7万年前。

这种寄生蚂蚁与真菌培植蚁都生活在一个地方,没有地理隔离。拉贝林的发现,给了“同域性物种形成”一个强有力的证据。

图林的嗅觉理论

20多年前,希腊香味化学家卢卡·图林提出了一个观点,认为人类可以闻出同位素效应。具体地说,如果把一种有机物分子中大部分的氢原子替换为氘原子,那么人就会闻出其气味发生了变化。图林认为,之所以这样,是因为替换为氘原子后,会导致分子振动的改变,进而影响人的嗅觉。2001年,科学家们发现,人类可以区分苯甲醛的两个版本。

不过在两年后,一些科学家用苯乙酮(一种分子中有8个氢原子的有着甜果味的化合物)进行了实验,发现人无法区分普通版本与含氘版本。于是,图林的理论陷入了争议之中。

不过在2011年,图林的团队测试了环十五烷酮,结果却喜出望外。这种化合物有麝香气味,分子中有28个氢原子。图林等人发现,当超过一半的氢原子变为氘原子后,志愿者就闻出了气味的转变:环十五烷酮变得有更多的烧烤味。

这个有力证据还表明,嗅觉这种机制涉及到了量子力学,因为分子振动问题属于量子力学中的问题。所以说,生物学与量子力学在这里走到了一起。

具有感染性的阿尔茨海默病

阿尔茨海默病也称作老年痴呆症,是一种神经退行性疾病,病情开始较为缓慢,随后会变得越来越严重。许多研究表明,这种疾病与大脑中β-淀粉样蛋白的累积有关。因此,一些医学家提出了一个很有争议的观点:阿尔茨海默病可以通过器官移植这类手术,从一个人传到另一个身上。很不幸的是,最近一个研究表明,这是有可能的。

这个研究调查了8名来自奥地利和瑞士的已去世的人的大脑组织样本。他们生前都曾进行过脑膜移植,但是他们却因此得了克雅氏病而死。克雅氏病也是一种神经退行性疾病,已被证明可通过神经组织的移植进行传播。研究人员发现,这8个人中,7人被发现在他们死亡时,他们的大脑中有β-淀粉样蛋白构成的蛋白块,而这被认为是一个阿尔茨海默病的早期症状。但是相对来说,这些人去世时的年龄很年轻,其中一个人才28岁。这么年轻就有阿尔茨海默病的早期症状,是一件非常不寻常的事情。

尽管没有完全排除其他的可能,但是研究人员认为,蛋白块的出现与克雅氏病无关。最大的可能是,在给病人进行脑膜移植时,阿尔茨海默病也随着传过来了。

这个研究结果支持了阿尔茨海默病可感染的观点。根据这个发现,一些医学家呼吁要重新评估器官移植的风险,在器官移植过程中,一定要注意清除可能传播的污染物。endprint

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