人类生物学的进步,要感谢双胞胎,感谢豌豆、感谢果蝇……——《基因大冒险》

 

美国俄亥俄州有个一地方叫特温斯堡(Twinsburg),也就是“双胞胎城”的意思。每年8月第一个星期的头三天,在这里会有一个特殊的节日——“双胞胎节”。 这个节日至今已经举办了三十多届,每年有来自全世界各地的超过5000对双胞胎欢聚一堂,他们彼此分享各自的故事,展示自己的才艺。除了一对对双胞胎,这个节日上最活跃的一群人,就是从事遗传学,以及与遗传相关的生物学、心理学、人类学等各个领域的专家学者们。

如此多的双胞胎聚在一起,给学者们提供了一个好机会,他们设计各种各样的问卷调查,开展与基因有关的学术研究。比如,心理学家们会通过问卷调查来验证,人类性格的形成是受基因影响的,还是受经历影响的。他们的办法就是比较同卵双胞胎和异卵双胞胎。同卵双胞胎有完全相同的基因,而异卵双胞胎只有50%的共同基因,他们的基因就如任何同父同母的兄弟姐妹一样,只是刚好同时出生而已。

学者们通过分析同卵双胞胎比异卵双胞胎一致性更高的特质,来找到某一特质受基因或受环境影响的程度。比如智商,同卵双胞胎智商一致性程度要比异卵双胞胎更高,差异的大小告诉我们智商中的25%-75%是遗传而来的,其余25%-50%是由非遗传因素而来,比如养育、学校教育、幼时患病、智商测验的误差或胎儿荷尔蒙等因素。类似的特质还有抑郁、工作满意度、宗教信仰、活力等等。

在法国,也有一个“双胞胎节”。从前,法国的普勒卡德克每年都要举办一次航空展。1994年,普勒卡德克航空展在最后时刻因故要取消,正在无计可施的时候,组织者中有一位父亲,他的孩子是双胞胎,他灵机一动,建议将航展变为双胞胎节。那一年,共有200对双胞胎和三胞胎参加这场活动。1998年,参加普勒卡德克双胞胎节的双胞胎、三胞胎和四胞胎首次超过1000对,成为欧洲最大的双胞胎聚会之一。普勒卡德克双胞胎节的活动包括弥撒、游戏、聚餐、放气球以及乐队演出等等。

在法国,还出现了一对著名的双胞胎兄弟。哥哥波比,是个安静而冷峻的宅男,喜欢思考之后再行动,他演奏萨克斯。弟弟波弟,是个热情似火的行动派,说干就干爱冒险,他弹电吉它。兄弟俩的外表一模一样,性格却迥然不同。他们俩组成了一个银河系最受欢迎的乐队——X-X乐队,他们最新一张专辑的名字,就源于他俩对自己的思考——“为什么我们不一样”。

在法国有一个著名的巴斯德研究所,是全球顶尖的遗传学研究机构,这里的几位科学家家曾因为在遗传学上的巨大贡献而获得诺贝尔奖。巴斯德研究所的博诺姆教授,是遗传学专家,也是X-X乐队的铁杆粉丝。他邀请波比、波弟兄弟俩来到巴斯德研究所,给他们解释了为什么外观一样的双胞胎,性格上会有明显差异,给他们普及了DNA的知识,还带着他们认识了研究所中的学者们,介绍了遗传学的研究实验,以及科学家们发现的神奇现象。

稍等一下,以上关于波比和波弟的这两段内容,并不是现实中的事情,而是出自于猴叔最近读到的一部有趣的科普绘本——《基因大冒险》。这是一部来自法国的图画书,从学科的角度讲,是关于遗传学的有趣的知识。从小读者的角度来看,这本书从双胞胎这个孩子们熟悉的现象入手,讲了生命特征的由来。

为什么有的人个子高,有的人个子矮?为什么我们的头发是黑色的,皮肤是黄色的?为什么孩子总有某些地方看起来像妈妈,又有些地方看起来像爸爸?小小的一串染色体,如何能包含生命的全部特征呢?科学家们又是如何解开基因密码的呢?法国科普作家和插画家用浅显易懂的语言和轻松愉快的插图,带孩子们一起,走进一场“基因大冒险”。

说到遗传学,猴叔还想给这本书的小读者们做个小小的知识拓展,除了双胞胎是很好的研究对象以外,还有两种生物,在遗传学发展的历程中,扮演了十分重要的角色。第一个是很多外国小朋友都不喜欢吃的蔬菜——豌豆

十九世纪奥地利有个神父和生物学家,名叫孟德尔,他进行了长达8年的豌豆实验,本来是想培育出最优秀的品种,没想到竟然解开了生物遗传的秘密。孟德尔通过人工培植豌豆,对不同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析,发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式即“孟德尔第一定律”(遗传分离规律)和“孟德尔第二定律”(基因自由组合规律),这两个定律揭示了生物遗传奥秘的基本规律,因此孟德尔被后人誉为“现代遗传学之父”。

第二个遗传学“功臣”更不起眼,但直到现在仍是很多生物学家做实验的理想对象,地位不亚于著名的小白鼠,那就是果蝇。果蝇是小型蝇类动物,体长只有几个毫米,它们的染色体简单,性状变异较多,迭代快,因此是遗传实验的理想对象。托马斯·亨特·摩尔根是美国进化生物学家,遗传学家和胚胎学家。摩尔根在遗传学实验中主要是以果蝇为实验材料,他的重要发现都是从果蝇身上取得的。因此有人说:上帝为了摩尔根才创造了果蝇。

摩尔根通过果蝇实验,不仅证实了孟德尔定律,而且发现了果蝇白眼突变的性连锁遗传,提出了基因在染色体上直线排列以及连锁交换定律。基于此发现,摩尔根解开了遗传疾病中隐性遗传的秘密,比如人类的色盲症、血友病、白化病等,为什么会出现传儿不传女和隔代遗传的现象。因为此项成就,摩尔根在1933年被授予诺贝尔奖。1946年,摩尔根的学生,被誉为“果蝇突变大师”的米勒,证明X射线能使果蝇的突变率提高150倍,也成为了诺贝尔奖获得者。

我们在今天的标题中说的,人类生物学的进步,要感谢双胞胎,感谢豌豆,感谢果蝇,当然是句玩笑话,真正应该感谢的,是历史上那些绝顶聪明,又能耐住寂寞多年如一日潜心做实验的科学家们。当然,现在我们还要感谢从事科普童书创作的作家和插画家们,是他们把这些有趣的知识以孩子们喜闻乐见的形式展现出来,为小读者们打开了通向自然科学的大门。

《基因大冒险》,[法]维克托·库塔尔著,[法]普雅·阿巴塞绘,翻译谢逢蓓,中信红披风2019年4月出版。

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