进化生物学趣问趣答 如脑筋急转弯

顾汉现

进化生物学趣问趣答 如脑筋急转弯


日期: 2009-08-31  


        许多人每天为食品是否安全、是否有利健康担忧，动物们却从不计较吃进嘴的东西是不是够新鲜、够卫生、够“绿色”——这不一定是因为动物比人“笨”，很有可能是因为人类在进化过程中丢失了一些解毒基因，而动物大到老虎，小到老鼠，肌体的解毒能力都比人强。

         

        为什么地中海贫血患者很少得疟疾？很可能是因为蚊子敏感的嗅觉能够识别这类患者的血液缺氧……

         

        生命中的诸多现象，都可以用进化理论来解释。复旦大学生命科学学院进化生物学研究中心主任、新近被教育部批准为西藏大学长江学者的钟扬教授，说起眼下的生命科学研究热颇多感慨：“要做好生命科学研究，年轻人就都应该多钻研进化生物学；生物学专业的学生更要重视宏观生物学与微观生物学的结合，不能只知道分子却分不清动植物。”

         

为什么亚洲人较少对花生过敏？

         

        今年是达尔文诞辰200周年，也是进化论专著《物种起源》发表150年。如果有人认为进化研究已经过时，那就大错特错了——

         

        一个只能容纳20人的小教室，也许会因为演讲者魅力超群吸引听众涌入，人数增加一倍。这时，如果教室里有一只小老鼠，它很可能一溜烟逃走了——因为老鼠能够嗅出，教室里的二氧化碳浓度超标。

         

        现存的大多数哺乳动物都能借助嗅觉判断二氧化碳的浓度，但人类以及人类的近亲黑猩猩，却不知何时丧失了这种能力。钟扬带领课题组的研究生们去动物园检查了来自新大陆的猴子，用分子进化方法研究它们是如何保持这类基因的。他解释，从长远来说，这项研究可以为人类增强应对全球气候变化的能力提供新的思路；从现实来说，有助于探索一些“怪病”的病因与二氧化碳浓度增加的关系，比如我们熟悉的“兰新线（兰州到新疆的铁道线）综合征”——每年都有不少乘客在人数严重超标的车厢里发疯，很可能是因为他们以嗅觉判断二氧化碳浓度的基因并未完全丢失，结果在二氧化碳浓度超标的环境里失去了理智。

         

        “了解进化的奥秘，可能你遇到的很多问题都能找到答案。”钟扬教授又举了个例子，欧美人对花生过敏的比例很高，但亚洲人恰恰相反，这是因为花生引进亚洲后被大量食用。在医疗水平低下的过去，吃花生过敏的孩子很容易夭折，而当时的人不可能发现花生是必须“小心食用”的东西，因此对花生过敏的基因便难以得到遗传。从进化的角度研究过敏的机制，为医疗研究提供了一个新的视角。与花生过敏基因在亚洲人中难以得到遗传相反，目前尚未找到治疗方法的癌症种类越来越多，是因为医学发展速度远远超过了人类进化的进程，导致一些“坏基因”被安全地保留下来持续遗传，如果我们能够洞悉进化的奥秘，那医学界可以把这些“坏基因”从人体中找到并剔除出去，这正是国际上正在兴起的“进化医学”的一个发展方向。　



进化生物学是个老掉牙的学科？

         

        “如果要问中国在生命科学研究领域有什么学科可以进到国际前沿，进化生物学应该算一个。”钟扬教授说，“因为中国开展进化生物学研究有得天独厚的资源条件”。

         

        在进化生物学中占据重要地位的古生物学与化石研究，近年来中国科学家独占鳌头，这已为国际学术界公认。现存生物的多样性也是进化研究的基础条件。钟扬举例，西藏是国际生物多样性研究的一个“热点”地区，仅高等植物，在那里已知的约6000个物种中，特有物种比例高达20%以上，这说明“世界第三极”青藏高原的隆起对物种形成与分化具有强烈影响。西藏可被研究的内容完全可与南美亚马逊河流域媲美。

         

        但让科学家忧虑的是，现在的年轻人中，即使是从事生命科学研究的年轻人，有相当一部分并不了解生物多样性和进化生物学。他们认为当前生命科学领域的主流是分子生物学，但并不知道，如果连动植物都不能识别，就无法在生命科学领域获得新的研究资源，生命科学的创新性研究就会成为空中楼阁。

         

        钟扬教授告诉记者，进化学作为生命科学研究的一个方向，在大学本科招生时却并不能单列，而招收研究生时，不少学生想当然地认为进化学是个老掉牙的学科，甚至误以为进化生物学用“适者生存，物竞天择”这句简单的话就可概括。殊不知，对中国年轻人没什么吸引力的进化生物学，在美国和欧洲却是当地学生选择最多的学科之一，甚至是国家投入研发资源的重要方向。

         

        他说，上海的生物多样性在全国排倒数第一，但上海科学家完全可以在相关科研领域名列前茅，就像巴西的物种多样性虽是全球第一，但生物多样性研究和生物进化研究的执牛耳者却是美国，因为美国每年投入大量资源在亚马逊流域开展长期研究。上海在生命学科布局方面应从长远计，要有战略思想，在诸如全球气候变化和进化生物学这类既是基础又是前沿的综合性学科上加大投入与支持力度。

         

        到目前为止，中国的生命科学家的原始创新仍然较少，而跟踪性质的研究比较多。但目前在进化生物学的一些方向，却已悄然形成日本、欧美和中国三足鼎立的格局。我国进化基因组学与生物医学的密切合作，已在SARS和血吸虫等的研究中取得丰硕成果。现在，复旦大学的进化生物学实验室已落户青藏高原，这个生物进化的天然实验室。