楊鶴鳴

（天津師范大學(xué)，天津 300000）

0 引言

自近代以來，關(guān)于物種的進(jìn)化眾說紛紜。其中，以達(dá)爾文的進(jìn)化論為代表的自然選擇學(xué)說得到了廣泛的認(rèn)可。他認(rèn)為，物種間的差異是由于不斷累積的優(yōu)勢(shì)變異形成的，而物種的變異在我們今天看來就是基因的突變；而這些變異通過自然選擇的壓力產(chǎn)生，然后使物種的個(gè)體生存的概率發(fā)生改變，從而使壞的變異被淘汰，好的變異被保留下來[1]。隨著科技的進(jìn)步，在分子生物學(xué)的推動(dòng)下人們逐漸形成了一系列的現(xiàn)代達(dá)爾文主義學(xué)說。其中有的觀點(diǎn)認(rèn)為，達(dá)爾文學(xué)說曾經(jīng)認(rèn)為的自然選擇推動(dòng)生物進(jìn)化的觀點(diǎn)有著局限性，自然選擇不能影響生物的突變，也就是說生物產(chǎn)生大量中性的突變，隨著環(huán)境的改變自然選擇使其中攜帶不適應(yīng)環(huán)境的突變個(gè)體死亡，而攜帶適應(yīng)新環(huán)境的突變生存的概率更大，從而使物種的基因頻率發(fā)生變化[2]。

1 基因與環(huán)境

近年來，我們有了一些新的發(fā)現(xiàn)并產(chǎn)生了一個(gè)全新的學(xué)科—表觀遺傳學(xué)[3]。當(dāng)我們認(rèn)為人的基因在受精卵的形成后還會(huì)發(fā)生表達(dá)頻率的變化時(shí)，一些曾經(jīng)難以解決的問題就變得可以解釋了。盡管一些患有先天遺傳性疾病的兒童在性成熟之前就不幸去世，以及此前曾被人們廣泛關(guān)注的同性戀基因等一系列現(xiàn)象，讓我們明白到基因和自然選擇間的作用與達(dá)爾文等的學(xué)說完全吻合。但是，我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在一個(gè)人出生后，他的一些性狀發(fā)生改變有的甚至可以遺傳給后代。我們通常把這種現(xiàn)象稱之為環(huán)境的影響。新階段，我們通常認(rèn)為人隨著工作的調(diào)動(dòng)、生活的需求而迫使其遠(yuǎn)離最開始的生活環(huán)境，能做出一定適應(yīng)新環(huán)境的變化，而其中一部分是由于基因表達(dá)的調(diào)控。當(dāng)然，還有如人體的腸道菌群對(duì)環(huán)境的響應(yīng)反饋到影響人體的功能變化等備受關(guān)注的新領(lǐng)域也是重要的影響因素。

2 基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制簡介

對(duì)于基因表達(dá)的分子機(jī)制，我們已經(jīng)了解的比較詳細(xì)了。第一，生物體內(nèi)紛繁復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)通路是環(huán)境影響基因表達(dá)的基本作用形式，通過最基本的CAMP、膜上多種磷脂分子，到胞內(nèi)各種磷酸激酶以及各反式作用因子，無論真核原核都有大體相似的幾種作用方式。第二，基因組水平的調(diào)控主要包括組蛋白的乙?；⒓谆?，DNA分子的甲基化等修飾，都能影響DNA分子的構(gòu)象從而促使基因的表達(dá)水平變化。第三，還有轉(zhuǎn)錄等水平的調(diào)控，也都能影響一個(gè)基因的表達(dá)與否或表達(dá)量的大小，在此不做展開。

3 關(guān)于哺乳動(dòng)物胎兒的發(fā)現(xiàn)

一個(gè)有基因缺陷型糖尿病的母鼠，通過孕期的特殊飲食（高甲基化的添加）與普通對(duì)照的正常飲食，產(chǎn)下兩個(gè)基因型相同表現(xiàn)型截然相反的老鼠兄弟。其中一只患有重癥，而另一只甲基化添加喂養(yǎng)的則完全正常，這向我們展示了胎兒受環(huán)境的巨大影響，也給了我們關(guān)于進(jìn)化的新思路[4]。我們這時(shí)候就可以把目光從個(gè)體出生后的環(huán)境影響作用放到胎兒階段，可以確定其在胎兒階段也有效果。

就人類而言，科學(xué)家通過成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)了胎兒對(duì)外界環(huán)境的巨大反映，如模擬的爭吵聲使胎兒驚恐而起的可怕情形。我們通常認(rèn)為，焦慮的母親和心情愉悅的母親能傳遞不同的信號(hào)給胎兒（可能與不同的狀態(tài)分泌的不同激素有關(guān)）。從某種層面上講，我們有兩種生存方式，一是為了應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)時(shí)交感神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用，二是正常生長時(shí)的副交感神經(jīng)發(fā)揮作用。一些新的觀點(diǎn)，長期處于兩種不同狀態(tài)的母親產(chǎn)下的胎兒往往有不同的生理特征，而這就是在母體內(nèi)的胎兒通過母體對(duì)外界的感知產(chǎn)生了適應(yīng)性的變化，而在胚胎發(fā)育中基因表達(dá)情況的變化很有可能有更長的時(shí)效性。

4 關(guān)于一些細(xì)微差異的推論思考與結(jié)論

例如，人的毛發(fā)與靈長目近親的差異有許多說法。其中之一就是水生猿起源。它認(rèn)為，我們的祖先很可能生活在淺海湖泊附近，主要以魚類為生，我們的流線型適宜游泳的汗毛正是最有力的證據(jù)。其他的觀點(diǎn)還有火的使用造成的影響[5]。還有關(guān)于貝格曼效應(yīng)的生活在寒帶的人種往往與我們?cè)谏硖卣魃嫌兄煌?/p>

但有一點(diǎn)顯而易見，這些與之前提到的影響基因頻率的生物現(xiàn)象不同。當(dāng)我們?nèi)ズ涞牡貐^(qū)時(shí)，并不會(huì)因?yàn)槲覀兗拔覀兒蟠母咚劳雎识惶蕴?，而長長毛發(fā)的猿人也不可能因其毛發(fā)而死亡和消失。相反，最貼近事實(shí)的結(jié)論就是，在一堆熱鬧的篝火旁，幾個(gè)還未出生的小家伙感知到了環(huán)境的變化，用一種暫時(shí)未知的調(diào)控方式有意識(shí)地適應(yīng)環(huán)境的變化，改變自己毛發(fā)的表達(dá)變得和父母不同。聽起來不切實(shí)際，但事實(shí)卻指引我們走向這個(gè)方向！

就事實(shí)而言，一般地我們認(rèn)為這個(gè)過程更可能發(fā)生在胎兒階段甚至可能包括我們年齡還較小的嬰兒期等階段，成體一般表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的性狀，且就目前的發(fā)現(xiàn)在胚胎的早期分化中基因組的表達(dá)情況變化更多更復(fù)雜且更穩(wěn)定，而我們成體每時(shí)每刻信號(hào)通路反饋到基因表達(dá)頻率的變化往往相對(duì)具有短時(shí)效性、易隨環(huán)境變化而變化等不穩(wěn)定的特點(diǎn)。

本人深刻的認(rèn)識(shí)到，生物的進(jìn)化一由自然選擇篩選適應(yīng)環(huán)境的基因，二主要由胎內(nèi)子代主動(dòng)通過DNA的甲基化去甲基化、組蛋白的乙?；ヒ阴；瘉砀淖冏陨淼谋磉_(dá)情況[6]。故而，我們可以有限度地通過我們已有的基因表達(dá)的改變來適應(yīng)環(huán)境的變化，但不能無限度地受自然選擇壓力產(chǎn)生新基因新性狀。更為重要的一點(diǎn)是，在胚胎發(fā)育中基因表達(dá)開啟或關(guān)閉的變化很有可能持續(xù)子代個(gè)體的一生，這與我們?cè)谏麟A段受環(huán)境影響的基因表達(dá)的頻率的變化有著較大的區(qū)別[7,8]。

5 補(bǔ)充

一個(gè)不幸兒童的案例提示我們，我們常認(rèn)為的進(jìn)化可能包含多種含義。一個(gè)醫(yī)生在對(duì)一個(gè)小男孩的眼傷進(jìn)行處理時(shí)，選擇了紗布包裹患處，這本沒什么可說的。但是，兩周后當(dāng)小男孩的眼傷紗布被拆下時(shí)，意外出現(xiàn)了。人們發(fā)現(xiàn)他的受傷眼睛完全失明了，而其原因與眼睛本身無關(guān)，是由于發(fā)育過程中的眼睛被處理后，被發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)為好像不存在了，其本該正常建立的神經(jīng)聯(lián)系凋亡，導(dǎo)致這只眼睛的失明[9]。這提示我們一個(gè)古老的觀點(diǎn)，用進(jìn)廢退似乎有一定的可能性。但是，這名小男孩的現(xiàn)象是否代表了一種進(jìn)化形式呢？至少目前我們復(fù)雜的器官一級(jí)的進(jìn)化還不能用微觀的基因突變完全解釋。我們可以做出大膽的推斷，一些功能的退化可能由于不再需要而使對(duì)應(yīng)神經(jīng)元凋亡或正常突觸連接未能形成進(jìn)而產(chǎn)生性狀的改變（如我們難以解釋的一些奇特的地下物種以及人類耳朵等），而這一點(diǎn)可能并不涉及微觀的變化[10]。