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讲堂直击|钟扬:“我是谁”,哲学追问的DNA答卷

2017-06-01  老徐abc

文/文汇报记者 袁琭璐


是先天基因决定了我,还是后天经历塑造了我?在激烈竞争的信息时代,这个困惑早已超出科学常识,更关乎配偶的抉择、早教的程度,俨然职业遇挫和人生迷惘时的“救命稻草”。


“我们的特征都被刻印在身体的每个部分”,这样诗意的预告让5月20日下午的第50期新华·知本读书会现场座无虚席,带着各自的期盼,复旦大学生命科学学院教授钟扬出场,以《基因密码——生命与哲学》为题,解码人类DNA的奇妙之处。一周前还在西藏作野外调查的钟扬,为寻找青藏高原生物进化的轨迹已深入西藏十六载,为国家和上海种子库收集了上千种植物4000余万种种子,储存下了绵延后世的、丰富的“基因”宝藏。继去年仲夏在“书香·上海之夏”名家新作系列讲座上解读《我的美丽基因组》,揭示“基因没有好坏,只有是否发挥功能”后,钟扬带着译著《基因密码》再次从人类基因组出发,进一步探索生命的意志及其哲学内涵。“我的脱发是遗传自父亲吗?”“基因和癌症有什么关联?”随着钟扬一个个深入浅出的故事,基因的秘密和它的哲学追问被层层揭开。


钟扬带译著《基因密码》做客第50期新华·知本读书会


发现DNA真面目的征程


生命是什么?或许百分之百的生物学家都无法给出明确的定义。比如病毒有DNA,可以繁殖,应该是生命,但它也可以由“非生命的”结晶状态“死而复生”。在许多科学家看来,人类生命则须具备能量、遗传、意识等一系列特征。


修道士孟德尔的“豌豆实验”


最初建立遗传学学科的是生活在19世纪中叶的一名修道士孟德尔,他将自己所有的业余精力都献给了园艺,小心翼翼且持之以恒地培育豌豆,并从这项工作中发现了遗传特征不是像以前猜测的那样混合在一起,而是被打乱在不同的单元(即现在所说的基因)中遗传。他追踪了好几代豌豆,记录了它们的诸多特性,用“异花授粉”的方法发现了“显性”和“隐性”特征,给出了至今仍在谈论的遗传学规则。  


现代遗传学之父孟德尔


跟随孟德尔的实验,钟扬谈起了“基因”一词的来历。那时,孟德尔并不知道是什么东西控制着遗传,他利用了哲学上外因和内因的辩证关系,猜测有一种人们不知道的因子,也就是某种内因控制着遗传。直到1910年左右,丹麦植物学家和遗传学家约翰逊发现了这个内因,并用“基因”(gene)一词取代了孟德尔的“遗传因子”。其后,人们才开始逐渐理解位于染色体上的DNA和基因(DNA片段)间的关系。


丹麦遗传学家约翰逊正式提出“基因”概念


与成功失之交臂的女科学家


“既然基因决定了我们的遗传,那它能看见吗?”钟扬提及一位与成功擦肩而过的女科学家富兰克林。她拍摄出世界上第一个DNA(B)X射线衍射照片,在看见DNA的形态后,富兰克林按耐不住自己的欣喜,开始琢磨怎么解释这样一个像电风扇一样的图形。当时另外一对“黄金搭档”,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森也在以建模方式确定DNA的结构。沃森看到了富兰克林所拍摄的照片,“开悟”后的他与克里克随即展开新一轮建模工作,发现生命秘密的两人撰写了一篇不到千字的论文,并发表在《自然》杂志上,轰动一时,一个生物学的新时代由此开始。


与成功擦肩而过的女科学家富兰克林,拍摄了DNA(B型)X射线衍射照片


然而,这场“DNA发现大战”的最终结果也不乏意外。1962年诺贝尔生理学与医学奖授予给了沃森和克里克,富兰克林因为4年前的癌症英年早逝而不在获奖者的名单中。钟扬为她与诺贝尔奖的失之交臂感到惋惜,“他们改变了生物学的历史,让我们不仅看到DNA,而且在人类基因的探索道路上得到了它最后的模样。同时,也开创了一个崭新的学科叫分子生物学。这一功劳中应当包含富兰克林的伟大贡献。”沃森是目前唯一健在的人,他的传记《基因·女郎·伽莫夫——发现双螺旋之后》和访谈录《DNA博士》等书也由钟扬的团队翻译成中文。


1962年诺贝尔生理学或医学奖得主、美国著名科学家詹姆斯·沃森


窥探DNA的底细


“我们是谁”、“我们会变成谁”,这些哲学问题固然与每个人的经历有关,但大部分早已写入人体体内。比起“我们特有的身份无法被量化”的这种认知,“我们的特征都被刻印在身体的每个部分”也许更具诗意。


“你的秃顶与父亲无关”


“当看见自己的父亲秃顶时,你担心自己会被遗传吗?”在帮助解决秃顶问题的生发产品广告中有这样一幕:一个男人在一个挂满家族照片的走廊里边走边抱怨自己脱发的苦恼。他走到父亲照片前,无奈地说了句:“谢谢你,老爸。”



将脱发归结于遗传自父亲的脱发基因,钟扬否定了这样的理解。“这是个极大的误区。男人遗传的秃顶基因其实来自母亲的X染色体,但其母亲是从她的父亲处获得具有脱发相关基因的X染色体的。所以,如果真的要责怪别人的话,那就责怪他的外祖父吧。”钟扬打趣道。事实上,秃顶是一个隐性特征,而拥有一头浓发是显性特征,这意味着,只要有一个非秃顶基因,就能拥有一头浓发。由于男人只有一条X染色体,只有一次获得非秃顶基因的机会,女性则有两条X染色体,而两条上都有秃顶基因的概率非常之小,这也是为什么男人比女人更容易秃顶的原因。


将脱发归结于遗传自父亲的脱发基因,钟扬否定了这样的理解



人人有癌症基因,突变才会发病


传统思维认为一个基因能决定一个功能,目前被讨论最多的癌症基因是“乳腺癌基因”。“其实,我们每个人都有这个特殊的基因”,但钟扬指出,只有该基因突变才会导致癌症。现已知至少两个基因与乳腺癌有关,一个是BRCA1,位于17号染色体;另一个是BRCA2,位于13号染色体。如果有这两个基因中存在特殊的突变,那患乳腺癌的概率也许会高达20%


“如果你是信息迷,知道了这些后,你可以去测定你的全基因组序列,查查你的基因组中是否有已知的癌症基因以及这些基因发展成相应癌症的风险有多大,若你有20%的患病风险,家里的女性成员又在过去1015年间得过乳腺癌,那么你立马就会变成高危人群,最高风险可达75%。”这正如好莱坞明星安吉丽娜·朱莉做乳腺切除手术,因为朱莉已经通过她家族成员历史清楚地知道,自己得乳腺癌的概率非常之高。基于这个例子,钟扬希望能够提高大众更多的健康意识,“不只限于乳腺癌,有成千上万个基因都与各种癌症相关联,从皮肤癌到结肠癌。”


现已知至少两个基因与乳腺癌有关,一个是BRCA1,另一个是BRCA2


天赋基因的弊端:音乐天才易患失眠


如果我们把基因研究清楚了,能不能把人类的天赋、天才、艺术那些控制人类水准、表达方面的基因都研究清楚,从而找到真正有天赋的人?钟扬展示了“天赋基因”的真相。有位科学家为了研究这样的基因,决定在周末亲自去调查一番,并让实验室的一个助理与他同行,然而助理以周末要教人弹钢琴为由拒绝了他。在得知他们家族有50多人都会弹钢琴后,这位科学家迅速意识到,他们家族可能有弹钢琴的天赋。于是,在不断追问下,助理告诉他自己的耳朵从小能辨别绝对音高,而这是绝大多数人无法做到的,这是否与基因有关?科学家随即调查了他们家族能够找得到的70多人,有50多人能保持辨别绝对音高的本事。在进行基因组分析后,这位科学家定位到一个基因并把它确定为人类第一批天赋基因。然而,在对这一家族进行了深入的研究后,科学家们非常遗憾地指出,所谓的天赋基因显然跟一系列的遗传病密切关联,这个家族大多数人常常生活在痛苦之中,其中最典型的就是患有严重的失眠症。有人很小就无法入睡,因为他能听出100米外汽车刹车有问题。


拥有“天赋基因”的音乐天才却有失眠的痛苦


DNA背后的哲学问题


忒修斯悖论:换了器官还是你吗?


拥有自己的DNA序列,每个人都是一个“没有人拥有的你”。然而随着医学的发展,器官移植也引发了人们对“何以为你”这个哲学问题的讨论。钟扬从“忒修斯悖论”出发,根据鲁塔克的记载,一艘可以在海上航行几百年的船,归功于不间断的维修和替换部件。只要一块木板腐烂了,它就会被替换掉,直到所有的功能部件都不是最开始的那些了。问题是,最终产生的这艘船是否还是原来的那艘忒修斯之船,还是一艘完全不同的船?历史上对这一思想实验的讨论多种多样,赫拉克利特、苏格拉底、柏拉图、亚里士多德,甚至霍布斯和洛克都曾经试图去解答。


忒修斯之船,是一种同一性的悖论


以此类比,“换了器官的你还是原来的你吗?”钟扬的这一疑问引起了在座听友的思考。从身体理论来说,也许基因才是“你”的最核心部分,所有的器官移植都不算数,只要你剩下的细胞还含有你的基因,你就还是你。但也有一个问题,同卵双胞胎的基因是几乎一样,但他们不是同一个人。你是你,你的双胞胎兄弟不是你。所以基因也不是唯一的答案。


如选择长寿基因,代价是“终身不育”


在人类的各种基因研究中,钟扬认为最不“靠谱”的一种就是行为相关基因。行为怪异该不该由基因负责?比如“犯人说犯罪是因为有不良行为相关的基因,并不是自愿的”等等,若在基因说明一切的情况下,社会将会产生颇多问题。同样在研究方法上存在缺陷的还有长寿基因,钟扬表示目前世界上大量关于长寿的研究都不科学,他们基本都使用归纳法。“比如说某地的人喝了这种水,寿命都在85岁以上,所以推断这种水让人长寿。但如果不喝的话,是否会活到95岁呢?因此这样的研究方法并不科学。”钟扬笑言。



于是乎,为便于科学家们反复研究,他们开始用动物线虫作为实验对象,因为线虫的生命周期极短,一般只能活57天。既然用归纳法无法研究如何让它们长寿,那就使用排除法(基因敲除),找出妨碍寿命的基因。实验结果表明,除某种基因后的线虫能活30天,寿命可增加5-7倍。“目前全世界公认有一些影响长寿的基因,奇妙的是,人类也有这些基因,只是还没有人做过实验。”钟扬口中的这一结果或许让不少人为之心动。那是否只要敲除其中一个基因,人们就会变得更长寿?钟扬随即道出一个坏消息,“这个基因主管生殖,要想长寿必须在一出生时候就去除掉,也就意味着你将终身无法生育。”而这又涉及到一个哲学问题延长生命的意义是什么?当你听到“你将是我们家族最长寿的人,但也是最后一个人”的时候会有何感受?而你的父母是否有权利替你做这样的决定?


听众带着对基因的好奇,感受生命的神奇


解密人类DNA的工作从未停止,你不必担心有人会窃取你的头发或者嚼过的口香糖,并用科学手段来探查你的灵魂,已知与未知的遗传学知识一直在变化之中。科幻影片《千钧一发》是所有已知的遗传学未来,那时的人们不再遵循随机遗传来孕育后代,他们可以选择想要遗传给孩子的基因,也可以纠正他们的遗传“错误”。然而,回归到现实中,遗传在“我们会变成什么样的人”中的确扮演了难以置信的巨大作用,但是不同的人生经历也同样塑造着每个不同的个体。充满奥秘的基因和神秘的宇宙物质一样正在逐一被揭开面纱,在钟扬看来,世界没有不可认识的事物,只有尚未认识的事物,而人类具有勇气去探索未知的无限世界。



相关链接:

讲堂直击·书展3|钟扬、李辉:没有“天赋基因”,幸运还是不幸?


图片来源|现场:新华·知本读书会提供,其余:网络

微信编辑|袁琭璐




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