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古哥古点 | 小提琴家的大拇指

2018-01-22  mingmu888


一切的生命都是权力的游戏。

——大咖读书会


小提琴家的大拇指

作者 | 山姆·基恩


今日主讲 古哥古点

中科院毕业

自由撰稿人,自媒体品牌【古哥古点】策划人


听前思考


生物学的“权力的游戏”是怎样开展的?

除了达尔文、孟德尔,还有哪些做出了卓越贡献的生物学家?


书中金句


● 为了保存他从大马哈鱼精液当中提取到的一些灰色的粘稠的奶状物质,米歇尔不得不在这个冰雪国度的酷寒之时打开窗户,制造出一个保持在1.6度左右的天然冰箱。这些未知的灰色糨糊,这些被时人称作“令人反感的液体”影响乃至决定着遗传,也决定着遗传学的遗传。

 

● 在染色体DNA上,古老的病毒设计出了阴险狡猾的策略,它们把自己伪装成生物正常的DNA片段,潜伏到DNA序列中取得合法的复制权;而生物体呢,将计就计,选择可控的病毒并入自己的序列内,借助其天生的排他性来抵御其余病毒的侵袭。甚至,就连哺乳动物的的胎盘也来自这样的病毒。


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  精 华 笔 记   


  


一、作者与书


异域于西欧文化的人们对此是陌生或者略觉乏味的,即使不乏爱好者,大抵也是求新索鲜的为多。这是山姆·基恩所著的《小提琴家的大拇指》,所有的人必将有共同的阅读体验。因为这是关于生命的奥秘,是所有人共同关心的话题,它将从一段冰与火之歌开始,直到演变为一场高潮迭起的权力的游戏。

 

二、“权力的游戏”


《冰与火之歌》(A Song of Ice and Fire),又名《权力的游戏》,是当今西方世界最热销的史诗奇幻小说,它符合西方人的口味,因为它把真实的中世纪历史元素如玫瑰战争和亨利一世与经典的虚幻奇境,如托尔金笔下的中土世界成功的融合在了一起。1884年,遗传学研究史上最重要的起始纪年到来了,冰与火之歌从此奏响。

这年冬天,在捷克境内的一个修道院的空地上,一把大火腾空而起,几名修道士围绕着火堆把刚刚死去的孟德尔的生前书籍和手稿全部焚烧殆尽,他们受够了这位痴迷于豌豆的前院长因为特立独行的遗传研究而为修道院招致的种种非议,索性把这些该死的东西彻底送入火中;与此同时,在相隔640公里之外的瑞士的一间实验室中,另一位修道士弗雷德里希·米歇尔正在接受寒冰的考验。为了保存他从大马哈鱼精液当中提取到的一些灰色的粘稠的奶状物质,米歇尔不得不在这个冰雪国度的酷寒之时打开窗户,制造出一个保持在1.6度左右的天然冰箱。这些未知的灰色糨糊,这些被时人称作“令人反感的液体”影响乃至决定着遗传,也决定着遗传学的遗传。

 

冰与火,考验的绝不仅仅是孟德尔和米歇尔。1884年,人们还在普遍流传着古老的母亲印记学说,也就是母亲有什么亲身经历,子女就会携带什么生理特点。遇到海怪的女人会生下长有鳞片的小孩,和穿着魔鬼戏服的男士偷情的妇女则会产下长有蹄子和角的私生子。科学正在蹒跚的起步,光明的火种正和蒙昧的寒冷缠斗不止。所有的这些,恰如一部史诗,都被基恩的生花妙笔收录在了《小提琴家的大拇指》当中,而巧合的是基恩的名字听起来也和基因是那么的相似。

 


凛冬的寒风(The Wind of Winter)在第一幕率先登场,它刮起于20世纪的初始,在生物学历史上那有个更加响亮的名称,叫做“达尔文的日食”。一位已经死去快20年的修士孟德尔似乎在一夕间名声大噪,被三位不同的生物学家几乎在同时各自独立的重新发现。这一切都是那位原本只是因为收成好能卖上价钱而考虑试验豌豆苗的孟德尔始料未及的。孟德尔虽然说过“我的时代即将来临”这样的狂话,但实际上到了他生命的后半段,这个抽雪茄的大胖子连自己都不愿再提起那些豌豆秧了。不过,他的时代毕竟真的来临了,原因就是那个黄金般的遗传比例3:1。这正是人们想要的数字,因为它的背后代表着生命的跳跃。

 

达尔文的地位颇有些奇怪,在1900年代,他所发现的进化现象连同他本人已经毫无疑问的确立了地位,但是达尔文主义者被人诟病最多的是他们拥护的进化机制:自然选择。孟德尔的实验看起来恰好给出了反达尔文主义者需要的证据。关键并不在于那个3:1的比例,而是遗传性状的可分离性证明了生物遗传是如同一个个颗粒一样向下传递的,这当然是离散的,而跨越离散状态的方式只能是跳跃,不能是渐进。达尔文的日食进入到了全食阶段,凛冬降临,寒风吹起,群鸦的盛宴即将开启。

 


说是群鸦,只是为了就和题目,实际上迎接挑战的不是一群鸦,而是一群蝇子,比乌鸦小得多的果蝇。就是这些不起眼的小东西驱散了达尔文的日食。二十世纪初的遗传学就像一副巨大拼图的最开始阶段,到处东一块,西一块,存在着不少零散的小区域却完全不知道该怎么联系到一起。当时的人们已经建立起基因概念,但并不知道基因的生物基础到底是什么,只是抽象的知道这是遗传的载体,它可以传递,也可以发生突变;另一方面,人们已经明确了许多生物都具有染色体,染色体总是成对出现且数量和父母是完全相同的。

 


实摩尔根几乎尝试了他能想到的所有办法,比如让果蝇经历冰与火的高低温,像孟德尔和米歇尔一样,果蝇实验给出的结论是惊人的。在实验中发现,染色体上的遗传基因不是锁死在一起的铁链条,而是可以被扯断和发生交换的珍珠串。以上的种种结论都不是摩尔根最初愿意相信的,但现在他不得不面对和接受。而真正把所有这些现象捏合在一起的人就是穆勒。穆勒率先意识到,基因、突变和自然选择这三者恰好是相容的,而不是对立的。某种意义上来说,渐变论和跳跃论都是对的,进化的突变可以认为是跳跃,但其相对整体而言微小的比例又的确可以被说成是一种渐变。达尔文的日食终于过去,下一个问题接踵而来。既然染色体携带基因,那么基因究竟是什么物质呢?这个问题引出了一场持续近半个世纪的列王的纷争。

 

乔治·马丁笔下的诸王之战是维斯特洛大陆的七雄混斗,而上个世纪中期的基因发现之争,则是一场更加刺激的探宝争先赛。经过一系列的跟踪实验,细胞中活动频繁的蛋白质和脱氧核糖核酸脱颖而出。DNA究竟是什么?当时的人们已经知道DNA含有的各种成分:糖、磷酸盐以及环装结构的分子,这就像一张寻宝图的零散线索。这场寻宝竞赛中第一位出场者竟然是一位虔诚修女:米利亚姆。尽管米歇尔和孟德尔都是修士,但是如果你知道修女和修士相比所受到的严苛的多的限制,知道她要穿着全套的修女服装和笨重的帽子在改造过的狭小洗澡间才可以做实验,就能明白这一切是多么的不易。


 

米利亚姆开始关注DNA是在40年代。米利亚姆的解题思路很简单,把一张已经拼好的拼图,即完整的DNA,拆开,然后检查分解后能得到的东西,看看都出现了什么构件,再来反推构造问题。表面上看她把问题反而搞的更复杂,但实际上她发明的紫外线照射法却极大的启发了其他研究者。沃森和克里克这对小字辈最后找到了AT配对,CG配对这一关键的组合规则,并成功的建立起DNA双螺旋的结构。需要说明的是,在这个伟大的发现之后,还有一位伟大的暗黑小姐(Darklady)富兰克林。如她对于DNA结构的最后确认,其贡献应在沃森和克里克之上,那二位只是幸运的理论整合家,而几乎没有动手做任何实验。

 

美丽的双螺旋露出了倩影,这个密码的背后隐藏的是一场刀与剑的风暴。1954年物理学家乔治·伽莫夫组织了RNA领带俱乐部,它虽然有很多的物理学家成员,甚至包括著名的费曼,但却是为了解决生物遗传问题而创设。进一步的研究发现DNA只是一种低效的编码,里面充斥着大量的信息冗余。细胞甚至允许2个、4个乃至6个三联体来共同表达同样的一种氨基酸而毫不在意这样做会浪费碱基资源,这种冗余是帮助生命抵抗刀剑风暴的屏障,而它将创造令人震惊的生命奇迹。

 


还有最后一个疑团没有解决,DNA链条是不是全都储存在在染色体上呢?在细胞的别的位置还有DNA吗?答案是肯定的,有!这就是线粒体。关于线粒体,人们很早就知道它携带着少量的DNA。至于线粒体具体是如何借走DNA的,这倒成了一个次要问题。60年代之前,所有的人都接受这种假说。然而叛逆者琳恩·马古利斯通过在显微镜中观察线粒体,越看越觉得它酷似一个微小的细胞,内共生学说横空出世。

 

实际上,这种超乎想象的权谋与斗争故事并不仅仅体现在小小的线粒体中,我们整个的DNA就是一本阴谋论。在想想看,如果没有病毒那种进入体内而又能够瞒天过海的隐藏能力,外来的受精卵又怎能躲过母体免疫系统的凶狠攻击呢?是微生物在攻击高级生物,还是高级生物在利用微生物。一切的生命都是权力的游戏。


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— END 


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