进化论也在进化(六)

2021-03-03 17:43浅草
科学之谜 2021年12期
关键词:浅水转基因害虫

浅草

我们通常说,进化是盲目的、随机的,因为导致进化的基因突变是盲目的、随机的。然而观察进化过程,科学家发现,在某些情况下,基因突变并非是盲目的、随机的,好像有自己的偏好,有些突变似乎更有可能出现。

这就是所谓的“发育偏好”。这一点在家畜身上可以看得很清楚。许多家畜(如猪、牛)与它们的野生祖先相比,都有着耳朵松软、尾巴卷曲、鼻子较短和皮毛颜色斑驳等特征。难道是人类在驯化它们的过程中按照自己的口味,有意要培育这些特征,以至于即便是不同种类的家畜,如今也如此相似吗?不尽然。因为人类在驯化它们时,所关注的品质是温顺、产奶量或产肉量等特征,而耳朵、尾巴、鼻子的长相跟那些品质并没有明显的关系。

这个所谓的“驯化综合症”的奥秘,后来在胚胎发育过程中的一小群干细胞上找到了答案。這些名为“神经嵴”的干细胞,参与了各种组织的发育,如面部、耳朵形状和皮毛颜色。它们还发育出肾上腺,而肾上腺所分泌的肾上腺素,正是动物在危险情境下决定“战斗/逃跑”反应(这决定了动物温顺还是凶猛)的关键激素。当我们的祖先选择温顺的品种时,可能无意中也选择了短鼻、卷尾的品种。这样,不论牛还是猪,都有了相似的特征。

这种相似特征在不同物种中重复出现的现象,还可以见之于自然界。一个著名的例子是生活在非洲马拉维湖和坦噶尼喀湖的鲷鱼。这两个湖泊中的鲷鱼都已分化出数百个品种。各个品种的体形、颜色、习性都有差异。我们以生活在马拉维湖的鲷鱼为例。有一种体型较大,喜欢生活在浅水里的鲷鱼,性情较凶猛,颜色鲜艳;而另一种体型较小,喜欢生活在深水的石头缝里的鲷鱼,性情较胆怯,颜色灰暗。可是有趣的是,尽管坦噶尼喀湖与马拉维湖没有水道相连,且两湖的水质在酸碱度、矿物质含量等方面差别很大,但那里的各种鲷鱼的特性与马拉维湖惊人得相似:不论体形、颜色、习性,坦噶尼喀湖的浅水鲷鱼与马拉维湖中的浅水同类相似;深水中的亦然。

如果鲷鱼的进化没有一定的偏好,完全是盲目的,那么两个不相干的湖泊中鲷鱼进化出如此相似的特征,那就太巧了,从概率上说,可能性是极低的。你也许会说,可能是环境起了决定性影响。但是哪怕为了适应同样的环境,大自然也完全可以采取不同的方案呀。譬如,在某些深水区域可能生活着胆怯、娇小的鱼类,而在某些浅水区域,恰恰生活着凶猛的大鱼。

这表明,鲷鱼的发育是偏好某些特征的。正是这种发育偏好,将不同地方鲷鱼的进化引导到大致相似的轨道。

进化不仅发生在过去。它此刻也正在发生,而且结果往往对我们不利。为此,科学家正在探索减慢、阻止甚至逆转某些不必要的进化。

目前,进化给我们带来的最大威胁是超级细菌。超级细菌是指耐药性的细菌。仅在美国每年就有3.5万人死于超级细菌的感染。进化也促进了癌细胞的生长,而癌症是人类的头号杀手。进化还导致了超级昆虫(耐杀虫剂昆虫)、超级老鼠(耐鼠药的老鼠)和超级杂草(耐除草剂的杂草)的出现。

为了对付这些“超级生物”,人类想尽了办法。有些解决方案不需要很高的技术含量,例如,如果农民单种植转基因作物,那么只有不怕转基因作物的害虫才能存活,最终将导致进化出超级害虫。为此销售转基因作物的种子公司通常会将转基因种子和非转基因种子混合出售。而使用混合种子,可以让普通害虫也能存活下来,并与不怕转基因作物的害虫交配,从而减缓进化出超级害虫的步伐。

更激进的策略是转守为攻,从多个方面向敌害进攻,使其没有机会进化出抵抗力。最著名的是“鸡尾酒疗法”。这一疗法拯救了数百万艾滋病毒患者的生命。其原理是:虽然当病人只服用一种抗病毒药物时,艾滋病毒在人体内会迅速产生耐药性,但多种抗病毒药物混合服用,艾滋病毒就无可奈何了,因为躲得了这个,躲不了那个。鸡尾酒疗法可能也是抗击超级细菌、超级杂草的重要手段。

还有人正在制造“反进化”的超级武器。为了逆转超级细菌的耐药性,他们使用了可攻击细菌的病毒,并为病毒配备了CRISPR基因编辑工具。病毒用CRISPR删除超级细菌DNA上对抗生素产生耐药性的基因,从而使该细菌再次容易受到抗生素的攻击。

还有研究人员正试图破坏基因突变过程本身。譬如,他们对大肠杆菌身上在DNA复制中起到关键作用的蛋白质做了点手脚,使其在复制遗传密码时少犯错误,于是减少突变的发生,从而也达到了减缓进化的目的。(系列连载完)

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