2009 更勇敢的生物学

星期一, 八月 15, 2011 17:38
Post by Kai    

作者:道格拉斯 艾克思,二月一日

今年是达尔文的大日子。本月正逢他出生两个世纪,我们记念他和他的成就。今年十一月是他的《物种起源》出版一个半世纪的记念,这个理论开始使他成为家喻户晓的人物。

但是我们当如何正确地看待这个理论呢?是否我们当记念这个理论好像记念这个人一样?(他是过去的一个重要人物) 或者记念它更甚于此,好像一颗智能的种子到现在还在茂盛地成长?

当然,有许多人希望达尔文的理论仍然昌盛。但有些越来越多其他的事情使这个观点难以持久。我们是指鲜有讨论、在不断增长的、经同行审查的科学文献库却拒绝与达尔文主义配合。

请看最近Rich Durnett 和 Deena Schmidt 在 Genetics上发表的一篇文章[1] 。他们作了实际的计算工作要看达尔文的机制要用多长的时间才能完成一个指定类型的功能转换。他们热切地希望『暴露 Michael Behe 论点的错谬』,使他们自以为能在 Behe 宣布达尔文主义死亡后使它复甦。

他们成功了吗?

答案可能有赖于你希望这个理论有多大活力。换言之,可能人们对它期望过高,这是达尔文主义的毛病之一。

如你认为达尔文主义可以解释生命如何发展出我们周围如此大量的多样性 (达尔文本人所持的广大理像),那你可能会对 Durrett and Schmidt 的结果感到失望。达尔文的广大的理想像充满了最深奥的转化 (所有复杂的生命都起源于一个或少数简单的形式)。但 Durrett and Schmidt 所研究的完全不是那一回事。

他们研究的转化不是从一个体型蓝图转到另一个体型蓝图,也不是从一个器官或组织或细胞型到另一个型的转变,甚至也不是从一个蛋白分子或一个基因转变成另一个。它仅不过是从一个结合位 binding site 转变到另一个结合位。这些结合位在一个基因的DNA序列中约占百分之一,它的功能只是影响邻近基因的开关而已。其转变是指两个点突变point mutations的相继完成的:

我们思考 A 突变 [指前者] 使已存转录子结合位受到损坏,而 B 突变则产生另一个新结合位,但在控制区的另一个部位。上述的损坏是说仅仅减低了结合效率并不指完全损坏此结合位。但即使它真的损坏它也不能是致命性的。[1]

现在要问两个重要的问题。对 Durrett and Schmidt 第一个问题是,这两步的转变是否以达尔文模式的进化达成的,如是,则应在甚么环境条件之下进行?第二个问题是,他们大体上避免不谈的,这和达尔文的广大理像到底有甚么关联?就是说,即使我们知道这个结合位转变是可行的,我们是否有任何理由认为深度的转化也同样可行?

整体来说,科学上的严谨要求我们对第二个问题说『不』。若有足够好的证据是可以改变这答案的,但有很好的理由告诉我们这种证据不会出现。主要的理由就是从一个结合位转变到另一个结合位并不能造成结构上的重组,因为要转变为另一个新的生命型态要求在结构上有革命性的重新改组。这不是说结合位改变并不产生效果 (而且有时它的效果是致命性的),但是它并不产生所要求的效果。它需要自上而下完全重新组合才得以转化为相当不同的生命形式。

用比喻来说,如果你在计算机执行文件中改变一个或二个比特,你很容易使你所喜欢的软件失效。但你绝不可能用如此简单的改变方法去使它变成完全不同的 (同样有功能的) 新软件,你也不能用一系列的这种小改变,每一步比前一步有所改善地来达到这目的。要得到一个相当不同的新软件,你必须重新建造一个充分不同的程序编码,并且你知道没有完成软件之前它是没有功能的。达尔文主义的模式却是没有这种耐性。

不但如此,回到第一个问题,看来即使起码的结合位转变也都是达尔文式的进化所不能及的。Durett and Schmidt 结论道,在人类系列中『这类的变化要用一亿年以上的时间。』[1] 这问题就大了,因为整个灵长类的历史也没有这么长。[3]

繁殖周期比较短而且又多产的动物的前景是否不会那么暗淡呢?即使如此,达尔文主义也还在濒临垮掉的边缘。Durrett and Schmidt以喜欢的果蝇为例,计算出在人是不可能的在这些昆虫祇需『几百万年』而已。但要达到这个结果他们要假设第一个突变要在适应上祇能有可忽略的效果。换言之,他们从『突变不能致命的』(实际上) 跳到『突变不产生明显的害处。』这是一个大的跳跃。

如果我们假设出一个小而显著的代价,例如适应能力减少百分之五,结果如何?按他们的计算要四亿年的时间才能使结合位的转变显出它的利益 (如果有的话) 并且在果蝇群体中确立。[4] 比较一下整个昆虫纲 (地球上分化最大的动物群) 存在的历史也不过是这么长的时间。[5]

你看到难题了吗?一方面我们要相信达尔文式的机制在四亿年内将一个原型昆虫转化到使人震惊的基本形态相异的巨大系列 (包括白蚁,甲壳虫,蚂蚁,黄蜂,蜜蜂,蜻蜓,竹节虫,蚜虫,跳蚤,螳螂, 蟑螂,飞蛾,蝴蝶等等。每一类中都有它自己的多样性。) 另一方面,我们实际上作了计算,一个非主要的结合位转变的合理的计算也需要消耗同样长的一段时间。

没有什么比这个对比更为强烈的了:达尔文理论希望解释的在四亿年内所应有的明显转变,但是经过计算却证明它在这时间里不能解释有明显的转变。

如果这还不能唤起一个认真的从新思考,我不知道还有甚么会了。

事实上,当代生物学的烦恼就是达尔文式的理论早就该寿终正寝了。当然它在当时所产生的兴趣是值得尊重的,但是后来在不知何时这兴趣竟从一个批评式改变成一个信任式了。遗憾的是,这个改变在最有结论性的证据被发现以前就被普遍地接受了。

但是这并不是全盘的失败,即使错误的主张也可以对科学的进步有很大的贡献。少数的生物学家希望将达尔文式的理论归入这类。如果这是正确的,那你可以确信将来有一天,新一代勇敢的生物学家将会这样归类。

这事什么时候才会发生是难以预测的。但今年礼貌地参加记念达尔文的庆祝中有许多人会成为这勇敢的一代。

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