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拉马克表观遗传学与达尔文自然选择论的冲突

 

在生物学上，有些生物基因没变，但能够把一些性状遗传给下一代，这被称为表观遗传学。这一理论的主要提出及代表人物就是拉马克。拉马克认为，生物经常使用的器官会逐渐发达，不使用的器官会逐渐退化，这就是进化领域的“用进废退”学说。 

 

拉马克（Jean Baptiste Lemarck，1744～1829）在1809年出版了《动物学哲学》。他在书中系统地阐述了他的进化学说，提出了两个法则：一个是用进废退，一个是获得性遗传。后人把拉马克对生物进化的看法称为拉马克学说或拉马克主义，其主要观点是：

 

1 物种是可变的，物种是由变异的个体组成的群体。

 

2生物存在着由简单到复杂的一系列等级阶梯，生物本身存在着一种内在的“意志力量”驱动着生物由低等级向高等级发展。

 

3 生物对环境有巨大的适应能力，环境的变化会引起生物的变化，生物会由此改进并适应，环境的多样化是生物多样化的根本原因。

 

4 环境的改变会引起动物习性的改变，习性的改变会使某些器官经常使用而得到发展，另一些器官不经常使用而退化，在环境影响下所发生的定向变异，即后天获得的性状是能够遗传的。

 

由于拉马克的观点与当时占统治地位的物种不变论产生了很大的冲突，他受到敌对势力的打击和迫害，导致他的一生都是在贫穷与冷漠中度过的。晚年的拉马克双目失明，忍受病痛的折磨，但仍顽强地让幼女柯尼利娅做笔录，自己坚持写作，把毕生精力奉献给了生物学的研究。

 

 

 

晚年拉马克（图片来源：wiki）

 

达尔文（1809.2.12～1882.4.19）从小就热爱大自然，喜欢打猎、采集矿物。16岁时便被父亲送到爱丁堡大学学医。他进入大学第二年，就加入一个专注于博物学的学生团体，并且成为罗伯特·爱德蒙·葛兰特（Robert Edmund Grant）的学生，葛兰特是一位拉马克主义的拥护者。由于达尔文的父亲认为他“不务正业”，一怒之下于1828年送他到剑桥大学改学神学，希望他将来成为一个“尊贵的牧师”。达尔文对神学院的神创论十分厌烦，于是把大部分时间用在了听自然科学讲座，阅读科学书籍，收集甲虫等动植物标本上，学生时代的达尔文对神秘的大自然充满了浓厚的兴趣。

 

1831年，达尔文开始了历时五年的环球科学考察旅行，1859年经过20多年研究终于出版了《物种起源》。在这部书里，达尔文旗帜鲜明地提出了“进化论”的思想，说明物种是在不断的变化之中，由低级到高级、由简单到复杂的演变着的。这部著作的问世，第一次把生物学建立在完全科学的基础上，以全新的生物进化思想与确凿的大量证据，推翻了“神创论”和物种不变的理论。

 

达尔文自然进化论的核心思想是自然选择，物竞天择，优胜劣汰，适者生存。他认为：生物都有繁殖过剩的倾向，而生存空间和食物是有限的，所以生物必须“为生存而斗争”。同一种群中存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的，则在历史过程中，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异，由此可能导致亚物种和新物种的形成。

 

长期以来，达尔文和拉马克的学说都各有支持者。以长颈鹿为例：达尔文主义认为，生物通过基因突变，导致下一代脖子长的长颈鹿能够吃到更多树叶而生存下来，而脖子短的长颈鹿因为不能获得更多的食物而饿死，这种基因突变导致脖子长的长颈鹿能够生存下来并繁衍下一代。

 

而拉马克主义认为，长颈鹿的祖先原本是短颈的，但是为了要吃到高树上的叶子经常伸长脖子和前腿，就使得颈和前肢逐渐变得越来越长，越来越发达，并且这些后天积累的“获得的性状”能够遗传给后代，通过遗传而演化为现在的长颈鹿。

 

由于历史的局限，在过去大量实验的验证下，孟德尔定律被证实，达尔文的学说逐渐获得了更多的优势，达尔文主义长期占据着生物学的主流。

 

科学家魏斯曼曾经做过一个实验：将雌、雄的老鼠尾巴都切断后，再让其互相交配来产生子代，而生出来子代依旧都是有尾巴的。再将切掉尾巴的子代互相交配，产生的下一代也仍然有尾巴。他一直这样重复进行至第二十一代，子代仍然是有尾巴的，拉马克的学说就此在历史上被推翻了。

 

由于基因在拉马克的学说中不作为参考因素，不符合现代的遗传学，因此在近代科学界中，拉马克的学说普遍不被接受，长久以来科学家一直用达尔文主义来解释生物的演化。

 

随着现代科学发展，分子生物学的知识和技术手段日渐成熟，人们借此揭示出了遗传的基本规律，那就是遗传信息的复制、转录、翻译，不同的基因序列会决定不同的结果。我们生命的特征和意义都存在于基因序列中。比如黑头发、黑眼睛与金发碧眼，都是基因决定的。如果基因不发生变化，那么后代都会稳定地遗传下去。

 

然而，随着近十几年来微观科学与技术手段的不断发展，最近越来越多的科学研究证明，后天性状可以继承。最有名的例子是：二次世界大战时期的荷兰出现大面积饥荒事件。长期处于饥饿状态的母亲生出的孩子更容易出现肥胖和其它代谢紊乱疾病，这一患病风险延续到了他们的后代。控制实验也表明了类似的结果，比如有两篇论文讲了两个实验涉及到表观遗传学：一个实验介绍了用高脂肪食物喂养雄鼠，其雌性后代会变胖；另一实验表明通过干预老鼠体内胆固醇的新陈代谢，其后代体内的胆固醇含量也会随之发生改变。更早期的实验中，当雌性老鼠食用了某些特定的食物后，会改变其后代的毛色。在一些低等动物和植物中，这类例子也比较多。在这些案例中，基因都没有变化，但性状遗传给了下一代，也就是都具有获得性的遗传，后天获得的特征可以不改变基因密码而传给后代。