亚马逊帆鳍鲈挑战了达尔文吗?
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作者: 李启剑
我曾经以为科学总是绝对客观地、理性地、不偏不倚地反映我们身边的世界，然而当我离所谓的科学越近时，则越发感觉事实并非如此。科学并没有那么不食人间烟火，而是受时代、社会和政治力量影响的创造性人类活动。科学家也是人，不可避免会受自己的文化背景、知识结构以及习惯的思维方法所左右和制约，对证据的诠释总是或多或少地掺入主观思想。在同样的证据面前，不同背景的科学家常常会得出大相径庭、甚至背道而驰的结论。但这都无伤大雅，更糟糕的是：证据有时甚至会被误解!
最近一则消息在互联网上不胫而走：“据英国《每日邮报》报道，一项新研究表明一种神奇的鱼类竟全是“女儿身”，7万年来从未交媾。但一直繁衍至今。它们在公然挑战达尔文的进化论，这种鱼就是亚马逊帆鳍鲈。”我并不认为这是有人别有用心地故意曲解，而更愿意相信这仅仅是编辑的疏忽，或者是长期站在达尔文进化论对岸的人们对新证据的一种解读。因此，我作为一个受过多种生物学训练和对达尔文进化论有所了解的人，似乎有必要对此做出我个人的诠释，目的是为大家提供另一种视角。我相信广大的读者将有更多的理智做出自己的判断。事件源于发表在最新一期的《BMc进化生物学》杂志上的一篇论文，此文有一个相当绕口的标题：《在“缪勒棘轮”模型下对二倍体亚马逊帆鳍鲈灭绝风险的定量分析》。简单地说就是用一假设的数学模型(或者说是一堆公式)计算一下这种叫亚马逊帆鳍鲈的鱼可能会在什么时候灭绝。那这又如何能跟达尔文进化论扯上关系呢?为了回答这个问题，请允许我先对其中两个令人费解的名词――“二倍体弧马逊帆鳍鲈”和“缪勒棘轮”做一下解释。
首先，我希望跟大家分析的是亚马逊帆鳍鲈这种有趣的鱼的传奇故事。它的第一个可爱之处在于其“迷你”的身材：一般身长仅3厘米～7厘米。同时，它并不生活在亚马孙河，而是居住在美国得州东南部和墨西哥西北部的河流中。它之所以被冠为“亚玛逊”头衔，主要是它有一种很特殊的生殖方式。这种鱼是人们发现的第一种单性脊椎动物，它只以“女性”方式存在于世上。也就是说，它不但自己是“女儿身”，它的世世代代也都是“女儿身”。
那么，没有雄性，它们怎样延续自己的后代呢?这是除了单性以外，这种鱼最为迷人之处了，它是雌核发育，与孤雌生殖类似。孤雌生殖，顾名思义是指无精子参与的生殖。我们熟知的雄性蚂蚁就是由蚁后产的未受精的卵直接发育而成的，这就是孤雌生殖的典型案例。雌核发育与孤雌生殖相似，后代由未受精的卯发育而成，其遗传物质几乎完全来源于母亲。但稍有区别的是雌核发育需要有精子形式上的参与。亚马逊帆鳍鲈的卵不能直接长成鱼苗，必须经过其他鱼(当然是与其有极强亲缘关系的一两个姐妹种)的精子的刺激才能发育。其卵的发育好比一台全自动洗衣机洗衣服的过程，人好比是精子，并不需要真正地参与，只要轻轻地按一下按钮，之后洗衣机就会代劳。当其他鱼的精子一旦进人亚马逊帆鳍鲈的卵内，它将立刻遭到各种酶的“攻击”，最终几乎落下个死无全尸的下场。但恰恰是这种“牺牲”行为才使亚马逊帆鳍鲈卵子的发育程序得以启动。这种生殖方式其实类似尤性生殖。而亚马逊帆鳍鲈显得更自然也更成功一些，它们中的任何两个都像同卵双胞胎姐妹一样，具有完全相同的基因组，不但长相一样，甚至可以彼此接受“器官移植”。而且从诞生的那一刻起它们一直用雌核发育的方式“克隆”自己，一直成功繁衍至今!
对亚马逊帆鳍鲈有些了解后，我们不禁还要问：那前面的“二倍体”又是怎么回事呢?这是个遗传学的术语，可以理解为生物体内的遗传物质包含全套遗传信息的拷贝数。比方说，若细胞核中只有一份包含全部遗传信息的拷贝叫做“单倍体”，也可以说有目，只有一个染色体组，例如上面所提到的雄性蚂蚁。而像人类就是二倍体的生物，我们常常说自己有“23对，46条染色体”。就是说我们的每个细胞核中含有两份包含全部遗传信息的拷贝，每份拷贝都储存在以23条为一组的染色体内，于是在46条染色体内共储存了两份拷贝。但储存每一份拷贝所需的染色体数目在不同生物中不尽相同：人是23、黄牛是30、果蝇是4、马是32、水稻是12、普通小麦是21……亚马逊帆鳍鲈是二倍体鱼，其染色体数跟人相同有“23对，46条染色体”。因为在偶然情况下，其姐妹种的精子进入亚马逊帆鳍鲈的卵后竟能幸运地逃过被分解的厄运，进而参与后代的形成与发育，于是形成非“二倍体”的后代。
其次，我想讲讲关于“缪勒棘轮”模型的问题。缪勒(1890年～1967年)是美国遗传学家，因发现用x射线可以人工诱使遗传基因发生突变而获1946年的诺贝尔生理学及医学奖。他认为在无性生殖的种群(例如亚马逊帆鳍鲈种群)中，其基因组将不可避免地逐渐积累微小的有害突变，造成基因组衰退，甚至导致该物种的灭绝。有害突变的积累就像只能向单方向转动的棘轮一样，不可能回头，直至灭亡。因此，后来被费尔森斯坦称为“缪勒棘轮”假说。
在奇妙的自然界中，绝大多数多细胞动、植物都有两性分化，进行不同形式的有性生殖。在我们身边，小至跳蚤、蚊子，大至鲸鱼、大象，有哪个不是以有性生殖的方式繁衍的呢?无性生殖局限于某些小类群，而其原因何在?“缪勒棘轮”假说正好为有性生殖进化优势提供了可能合理的解释。由“缪勒棘轮”假说可以得出一个推论：有害突变不可逆转的积累促使无性生殖的种群趋于灭绝。相反，有性生殖所伴随的基因重组有利于去除有害突变，所以有性生殖是必然的。因此，该假说受到了一些学者的重视，并为了验证它而提出了种种数学模型。当然。像亚马逊帆鳍鲈这样奇特的单性生物也顺理成章地成为验证“缪勒棘轮”假说的“佳品”。但是，生物的进化和灭绝往往要经历动辄上万年的时间，我们一般很难目睹这一过程。于是根据合理的数学模型，在计算机上进行模拟，成了其中一种比较“时髦”的研究方法。
最后，在把专业名词解释清楚后，让我们回到正题，对论文的结果进行解读：在选择了合适的“缪勒棘轮”模型，并设定了参数之后，它就基本上是完全在计算机里进行的一次“虚拟人生”。结果表明：亚马逊帆鳍鲈在过去70000年间就应该绝种了。但事实上，它们现在竟然还活得好好的!但这种矛盾说明了什么呢?在我看来有两种可能：
1、意味着“缪勒棘轮”模型乃至“缪勒棘轮”假说可能真的错了。但足即使是这里所用的“缪勒棘轮”模型错了，也并不能说明“缪勒棘轮”假说就一定错，而仅仅是未被证实。再退一步说，假设“缪勒棘轮”假说真的错了，那么我们顶多是丧失了一条解释有性生殖进化优势的途径，跟达尔文进化论本身好像没有多大关系，更别说是“挑战”。这是显而易见的，因为“缪勒棘轮”假说本身并不涉及达尔文进化论的任何关键或者莺要的论点。
2、过去对亚马逊帆鳍鲈的研究可能有缺陷，直接导致参数乃至模型出错，从而高估了其灭绝的风险。也可能是亚马逊帆鳍鲈种群可能通过有限的杂交和基因重组、有丝分裂重组、父本基因渗透等其他机制获得对基因组进行必要更新的机会，帮助自己幸存下来。换句话说，可能亚马逊帆鳍鲈根本不是我们想象中的那种“严格”的无性生殖种群。
然而无论是哪种原因，从这种结果与现实的落差中，我始终看不到如何能触及挑战达尔文的皮毛。而且，该文从头到尾亦未提及达尔文进化论的任何重要观点。虽然我竭力思考，但仍只能得出与此无关的结论。
(张小宁 插画)
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敢于浪费哪怕一个钟头时间的人，说明他还不懂得珍惜时间的全部价值。
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我从来不认为半小时是微不足道的很小的一段时间：
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寿命的缩短与思想的虚耗成正比。
我一贯力求思想不受束缚。
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