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基因的“自私性” 西北师范大学附属中学：金奕 70年代中期，英国科学家道金斯发表了一本名为《自私的基因》的书。这本于1976年为行外人出版的书中提出了很多新的见解，在当时的学术界引起了很大的反响。道金斯认为，生物的个体和群体只是基因的临时承载体，任何生物的生命都是有限的，只有基因才是永恒的，基因能够通过生物的繁殖不断地传递下去。基因既是遗传的基本单位，也是自然选择的基本单位（自然选择从表面来看是选择了生物的性状，但由于生物的性状是由相关基因控制的，所以自然选择的本质是对基因进行了选择），而且，基因的本质是“自私”的，它们控制了生物的各种生命活动和行为，目的就是为了使基因本身能够更多、更快地复制，只要能达到这一目的，基因是无所不为的。不同的基因组合在一起，是基因之间的一种相互利用，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，好的基因组合会使承载这些基因组合的生物生存繁衍、兴旺发达，从而基因组合所包含的基因都能够成功地扩增；而不好的基因组合会导致承载这些基因组合的生物生存能力与适应能力下降，从而衰亡，则基因组合所包含的基因不能成功地扩增，甚至消失。这样就可以从基因的“自私性”这一方面说明了生物的兴衰史，也就是生物的进化史。 基因“自私性”的观点同样能够说明很多生物的行为，竞争性、斗争性（生存斗争）的行为当然是可以归根于基因的“自私性”，就连“利他主义”与（生存互助）的出现也是基因的“自私性”在作祟。在“利己”和“利他”行为的选择中，哪一种行为更有利于基因的生存和复制，生物就会选择哪一种行为。在下面举几个“利他行为”的例子。①许多种类的鸟在看到捕食的猛禽飞来时都会发出特有的警告音，同种的鸟群听到警告音后会立即采取适当的逃避行动。而发出警告音的那只鸟由于将捕食者的注意力吸引到自己身上，因而处于极度危险的境地，很有可能被捕食者捕食。这样为了群体的利益而成了牺牲品的现象，是动物“利他行为”的典型代表。②蜜蜂中也有“利他行为”的存在。工蜂尽职建筑巢穴，照料蜂王，抚育幼儿，自己却不能生育，吃的是最差的食物。在有外敌入侵的时候，成群的工蜂会勇敢地用尾部的刺（产卵器）去攻击入侵者。这种攻击行为对驱逐和消灭入侵者是非常有效的，但是对工蜂来说却是致命的，在攻击过程中工蜂体内的一部分内脏会被拖出体外，这样参与攻击的工蜂会很快死去，它们用生命保护了蜂群和珍贵的食物，自己却不能继续活下来受益，这样做对于群体来说是有益的。③动物的利他行为中最普遍最明显地例子是在比较高等的动物种类中，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，付出巨大的代价去喂养后代，冒很大的风险去保护它们的后代免受捕食者的危害。而后代长大以后对养育它们的父母却往往没有任何回报。 怎样用基因的“自私性”来解释这些动物的“利他行为”呢？很关键的一点，就是利他的个体与受益的个体含有很多相同的基因。比如鸟群中发出警告音的鸟与其他受益鸟、蜂群中的工蜂与蜂王及其后代、成年动物与他们的后代，这些同种生物的不同个体之间所携带的基因有很多甚至绝大多数都是相同的。这样，牺牲个别个体或者通过少数个体付出代价，而使更多的同种个体能够成功地生存和繁衍，实际上就是使更多的同类基因能够成功地扩增复制。从基因的“自私性”来说，这样做是划算的，因此就导致了生物中一些“利他行为”的出现。 “基因自私性”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道理的。 事实上，基因本身确实有不少“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基因的“自私性”（ 1） 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。直到70年代以后，随着分子生物学的发展，科学家们证实了“可移动的遗传因子”确实是存在的，而且还发现这些遗传因子并不罕见。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，麦克林托克也为此成果而获得了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。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。转座子的这种行为近乎“惟我独尊”，是基因“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”就更强了，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逆转录出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，因此又把它们称做为逆转座子。 近年来还发现了一种极端自私的基因。在一种甲虫的基因组中，发现一种基因的等位基因与甲虫胚胎的生死有极大的关系（等位基因是指位于同源染色体的相同位置，决定相对性状的两个基因）。在二倍体的胚胎发育时，如果来自母本和父本的染色体都有或都没有该种等位基因，甲虫胚胎就可以正常发育；如果只有一方的染色体含有该等位基因而另一方的染色体不含有，即该基因组合为杂合形式的时候，则甲虫胚胎在发育过程中就会死亡。可见该种等位基因是极端“自私”的，为了阻止与其竞争的其他等位基因形式的存在，宁愿与它们“同归于尽”，谁都不要通过生物的繁衍而复制传递下去。 病毒本身其实也是一些“自私性”的基因，它们侵入宿主的细胞中，利用宿主细胞的成分大量复制自己的遗传基因。某些病毒还可以将自己的基因组插入到宿主细胞的基因组中，潜伏下来，与宿主细胞的基因组一同复制，经过一段时间又重新大量繁殖。 通过以上对基因“自私性”相关内容的叙述，我们可以看出基因“自私性”的存在使得基因组常常处于一种动态和变化的状况中，因此它们在一定程度上是加速了基因组的进化，从而促使了生物的进化。 基因的“自私性”（ 2） 本文来源：https://www.dywdw.cn/f78b9e2ff5335a8102d220e8.html
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2022-04-10
