“自私的”基因

在20世纪70年代中期，英国科学家道金斯写了一本题为《自私的基因》的书。该书于1976年出版，它是为行外人写的，但由于书中提出了很多新的见解，因此同样在学术界引起了很大的反响，对该书的书评达100多次。《自私的基因》一书的主要观点正好就是书名。道金斯认为，生物的个体和群体只是基因的临时承载体，只有基因才是永恒的，基因既是遗传的基本单位，也是自然选择的基本单位。而且，基因的本质是自私的，它们控制了生物的各种活动和行为，目的就是为了使基因本身能更多、更快地复制，只要能达到这一目的，基因是无所而不为的。不同的基因组合在一起，是基因之间的一种互相利用，目的也是为了更好地复制。不同的生物运载着不同的基因组合，好的组合使所包含的基因都能成功地扩增，承载这些基因组合的生物也能兴旺发达；而不好的组合会导致所包含的基因的扩增不那么成功，承载这些基因组合的生物也会衰亡。这就从基因的自私性这一方面说明了生物的兴衰史，亦即生物的进化。“自私的基因”的观点同样能说明很多生物的行为，竞争性、争斗性的行为当然是可以追溯到基因的自私性，就连“利他主义”与“利他行为”也是自私的基因在作祟。在“利己”与“利他”两种可选的策略中，哪一种能使更多的基因生存和复制，生物就会选择哪一种策略。
     这里列举几个“利他行为”的例子。许多种类的小鸟在看到捕食的猛禽飞近时都会发出特有的警告声，同种的鸟群一听到这种警告声便会采取适当的逃避行动。发出警告声的那只鸟由于把捕食者的注意力吸引到自己身上，因而处于特别危险的境地，有可能为了鸟群的利益而成了牺牲品。这就是动物中的一种利他行为。蜜蜂中也有利他行为的存在。工蜂尽职照料蜂王，抚育幼儿，自己却不生育。在有外敌入侵掠夺蜂蜜时，成群的工蜂会勇敢地用尾部的刺去刺蜇入侵者。这种进攻对赶走入侵者十分有效，但却会把工蜂体内的一些内脏也拖了出来，这样工蜂很快就会死去。它们用生命保护了蜂群和珍贵的食物，却不能继续活下来受益。动物的利他行为中最普遍最明显的例子是一些比较高等的成年动物对下一代的孕育和抚养。它们或在巢内或在体内孕育下一代的小动物，付出巨大的代价去喂养它们，冒很大的风险来保护它们免受捕食者之害。而小动物长大后对养育它们的父母往往没有任何回报。如何用基因的自私性来解释这些动物的利他行为呢？很关键的一点，就是利他的个体和受益的个体含有很多相同的基因。如鸟群中的报警小鸟与其他受益小鸟，蜂群中的工蜂与蜂王及其后代，成年动物与它们的下一代，这些同种生物的不同个体所携带的基因有很多甚至绝大部分都是相同的。这样，牺牲个别个体或通过少数个体付出代价而使更多的同类个体能成功地生存和繁殖，实际上就是使更多的同类基因能成功地生存和复制。从基因的自私性来说，这是合算的，因此就导致了生物中一些利他行为的出现。“自私的基因”的观点认为只有基因才是自然选择的对象，而个体、种群等都不是自然选择的对象，因此在学术界引起了很大的争论。不过，这种观点在很多方面都是有一定的道理的。实际上，基因本身确是有不少“自私的”表现。早在20世纪40年代，美国女科学家麦克林托克在研究玉米的遗传规律时发现，玉米的某些性状的改变是和一些基因在染色体上的位置变动有关的。进一步的研究还发现，这些基因可以从染色体的一个位置“跳到”另一个位置，从一条染色体“跳到”另一条染色体。于是她便提出了“可移动的遗传因子”的概念。但由于当时人们普遍认为基因在染色体上的位置在正常情况下是不变的，因此麦克林托克的发现没有受到重视，被冷落达二三十年之久。直到70年代以后，随着分子遗传学的发展，科学家们证实了“可移动的遗传因子”确是存在的，而且还发现这些因子并不罕见。事实上，在很多种生物的基因组中都有它们的踪迹，它们还对有关的生物产生一定的影响。
     于是，有人便给这些遗传因子起了一个正式的名字——转座子，麦克林托克也因为她在这方面的开创性工作而获得了1983年的诺贝尔奖。转座子中包含一些基因，这些基因可以使转座子从原来的DNA链位置上断裂开来，然后再插入到另外的DNA链位置上，因此转座子实际上可以在基因组中“游来游去”。当插入到一个新的位置后，转座子对附近基因的功能会造成一定的影响，在离开该位置时，它又有可能把一些附近的基因也一起带走。转座子的这种行为有点“唯我独尊”，是基因的自私性的一种表现。但无疑转座子对基因组的进化是有很大作用的。还有一种转座子的自私性就更厉害了。这种转座子本身并不离开原来的位置，而是先转录出RNA，再由RNA反转录成DNA，然后插入到基因组的其他位置上。反复进行这一过程，就会使这种转座子在基因组中的拷贝数不断增加。由于这种转座子的特殊性，因此又把它们称为逆转座子。有人认为逆转座子是与重复序列的扩增有关的。近年还发现了一种极端自私的基因。在一种甲虫的基因组中，发现一种基因有一特殊的形式（即等位基因，指在染色体同一个位置上的基因的一种形式），这种基因的特殊形式与甲虫胚胎的生死存亡关系极大。在双倍体的胚胎发育时，如果来自母本和父本的染色体都有或都没有这种基因的特殊形式，甲虫胚胎就可以正常发育；如果只有一方的染色体有这种基因的特殊形式而另一方的染色体没有，则甲虫胚胎在发育的过程中就会死亡。可见这种基因的特殊形式是极端自私的，为了不让与其竞争的其他等位基因形式生存，宁愿与它们“同归于尽”。病毒其实也可以看作是一些“自私的”基因，它们进入宿主的细胞中，掠夺宿主的养分，并利用宿主的“生物合成机器”大量地复制自己。更有甚者，一些病毒的基因组插入到宿主的基因组中，潜伏下来，与宿主的基因组一同复制，过了一段时间又重新走出来大量繁殖，搞得宿主不得安宁。这些病毒原来有可能是宿主基因组中的一部分基因，它们为了更多地复制，“逃跑”出来成为病毒，过着寄生的生活。基因的“自私性”是基因组进化的一个重要方面。“自私的”基因的存在使得基因组常常处于一种动态和变化的状况，因此它们在一定程度上是加速了基因组的进化。