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专访龙漫远:基因何以为基因,人类何以为人?

2014/12/01 来源:果壳网/桔子帮小帮主
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导读
我们何以生而为人?这一近乎哲学意义的人类的终极命题,正是龙漫远近些年来关注的新领域。作为世界上首屈一指的演化生物学家,龙漫远执教于演化生物学重镇芝加哥大学。20世纪90年代,他开创了“新基因的起源和演化”领域,并在接下来20余年里始终领导着该领域的研究。


“我没有想到我们有机会知道我们是谁?是由什么基因来控制我们在演化过程中之所以成为人?……”这是龙漫远教授最近一次给一家学术期刊的编辑写的邮件中的话,不过他随即删掉了这句话:“Too passionate(太动情了),你在告诉人家,什么是真,应该以科学事实来让编辑接受我们的论文。”

我们何以生而为人?这一近乎哲学意义的人类的终极命题,正是龙漫远近些年来关注的新领域。作为世界上首屈一指的演化生物学家,龙漫远执教于演化生物学重镇芝加哥大学。20世纪90年代,他开创了“新基因的起源和演化”领域,并在接下来20余年里始终领导着该领域的研究。他以用中国典籍《山海经》中的“精卫”来命名他所发现的第一个新基因,从而让来自中国的古老神话登上了《科学》杂志。他从分子层面上对于演化理论的论证,尤其是揭示演化机理的研究,诸如宏观的自然力量如何作用于微观的遗传物质,DNA序列在演化中如何变化,新基因如何起源等问题,使得演化生物学的主要教科书里增添了新的章节。

说话仍带有四川泸州乡音的龙漫远,17岁时上山下乡到云贵高原,当地一位文书对他们这些“知识青年”不以为然:“一本线装书都没读过。甘罗12岁拜丞相,你18岁了还在这里跟我混,将来也不知道在哪里?”在这里,龙漫远第一次听说了“精卫填海”的故事。他在这里农民,做邮递员,做村干部,做文艺青年,就是没有机会去上学。“乡书记跟我说,你妈是右派份子,我们不可能推荐你去大学,你还是踏实留下,做乡干部,穿四个兜的蓝卡其。”——这是当年乡村干部的标志性服装。直到恢复高考,21岁的龙漫远才进入四川农业大学,并在其后的9年中,在这里学习作物育种,从本科、读研、读博到工作。农学专业的遗传育种训练,为他以后的演化遗传研究打下了兴趣的基础。

选择分子演化的农学家

问:你最初是学农学育种方面的,最后怎么做了演化生物学了?


龙漫远:我在而立之年才来到美国,寻求一个不确定的未来。当时我去了加利福尼亚大学的戴维斯校区,最初给我安排的导师是做果树育种的。他随手拎起个袋子,领我来到果园,边聊边走,看见地上落了桃子就捡起放进口袋。最后递给我满满一袋,说你跟我做,五年桃子敞开吃。当年国内物资匮乏,免费桃子听上去可是不错。我问他:“桃树种下去多久能结果?”他说六年。我寻思这可不行,博士五年毕业还看不到自己的一次实验结果呢。

后来我就在校园里闲逛,看到一个讲座就去听,一个教授恰好在讲分子演化。我立即被迷住了,因为我学过概率论和统计学,那些猜测千万年以前的分子演化过程的模型听得起来还真像有那么一回事。我就跟那个教授说能不能加入他的实验室。教授在遗传领域里蹬打了大半辈子,据说他的理论领域太难,学生们望而生畏,所以只带过两个博士生。我的出现让他很高兴,马上收我为徒。几天后,我们一帮中国学生聚会,他们问我选实验室了没有,我跟他们说做分子演化,他们都说我疯了。这专业都没人听说过。他们说,难道我打算学完了就回国?他们这么说很正常,那是1987年,科学家才测出了300个基因的序列,全美研究分子演化的实验室不超过一打。我跟他们说,终于轮到我自己决定自己想干的事了,我只考虑这五年的研究是不是有趣,五年之后的事不管它,大不了回到川南山区去做乡官嘛。

问:你如今把基因演化做成热门领域了啊?

龙漫远:当年好玩,也没想到到学科这样出乎预料的发展。去年组织国际分子演化学大会,光参会的科学家就有1300人。我很高兴许多人加入到这个新的科学领域中来。在这过程中,不断发现新的东西和先前的观点是不一样的,甚至是以前非常大牛的结论。于是我该说的还得说,该做的还得做。朋友们问我哪来的勇气?我告诉他们下面的的故事。我当农民的时候,有一年一开春,我的红薯就吃光了,那是我当年唯一的口粮。眼看要饿死,一个农民跟我说,你去公家的猪圈,那还有一堆猪吃的红薯,你可以分一点。于是靠着这些红薯,我活下来了,度过了第二次被饿死的危险(第一次是我小时候家乡饿死数万人)。后来我读到一个意大利作家对她的家乡散丁岛的山民们所经历的人祸的描述,特别是对早年纳溪故乡的描述:“我真的不知道,那是死亡征服了贫贱的生命,还是顽强的生命战胜了死亡,我所经历的只是苦难中的幸存。”对幸存者而言,还有什么好怕的?


人类何以为人?

问:很多中国人知道你,是因为你用《山海经》故事,给你研究的基因命名。

龙漫远:那是一个年龄只有300万年的“新基因”,如果咱们把一百万年算作基因的一岁,许多基因在1000到3000岁,可这个基因只有三岁。我给这个新基因取名为“精卫”,因为它在演化过程中经历过死而复生,最后成为一个新基因,赋予生物新的功能。投稿之后,编辑问我这个基因的名字有什么讲究——因为果蝇基因的名字都是有意义的。我就给他讲了精卫的故事。《科学》(Science)的主编给我回信,说这个故事很有意思,我给你版面,你把这个故事写下来吧。于是《科学》杂志里就有了这个与科学本身没有关系的一段中国神话。

问:你另一个著名的研究是说人类的一个演化趋势是,雄性功能性从X染色体在消失。那男人会不会没有了?

龙漫远:这要从我关注的大问题说起:人类何以为人?一是大脑和智慧的演化,二是性的演化。我的实验室发现,至少有几十个新基因在人类大脑的前额叶表达,而前额叶是决定我们喜怒哀乐的感情,决定我们智慧的地方。伴随这些新基因的出现,我们同其他动物区别开来,创造出优美的艺术、隽永的文字,研究我们存在的世界。我们已经清楚知道,有一个基因是人类独有的,姑且叫它基因C吧,即便离人类最近的堂兄,黑猩猩和其他灵长目物种的染色体中都没有这一基因。这一新基因在物种中的分布表明,基因是在人类同黑猩猩的共同祖先所没有的,而是在人类最近的祖先同黑猩猩祖先分离以后的四五百万年间才产生,并在人类祖先群体中被固定下来的基因,今天我们每个人都有新基因C。

最近的研究表明,基因C经历了“精卫”那样的演化过程,是由两个倍增的母基因(duplicated genes)的杂交而成的嵌合基因。不幸的是,这基因在某些人类个体发生了改变,基因产物的突变因而引起神经分裂症和记忆错乱的疾病。但是这一观察让我们产生了科学上有趣的重要推论:在人类的祖先走上了独自演化成人的道路不久,她的染色体开始产生让人类成为能够思考的有很好记忆能力的基因,支配着她的行为给了她智慧。于是,我从父母和先辈那里继承了这些人类特有的新基因,因而继承了他们已经有的不错的思考和记忆能力,可以在这里记忆这里讲出这些话,写出这些文字。因此我能自然地说:新基因啊,凭着你让我成了有智慧、有感情的人,我感谢你!

人类另一个独特之处在于性的演化。按照社会生物学的创始人爱德华•威尔逊的观点,产生异性恋和同性恋的性,是人类产生社会性最根本的原始动因。性别是由性染色体决定的,女性有两条X染色体,男性有一条X和一条Y染色体。我实验室的工作发现,X和Y染色体的组成都不是固定不变的,X染色体上不断有基因迁到常染色体上,这些基因中很多是决定雄性功能的,比如精子的形成,它们迁出,意味着X染色体正在朝着去雄性方向演变(大家都知道,Y染色体朝着缩短的方向演化,但这并非我们的研究领域,我们关注的是X染色体,以前人们一直认为X染色体上集中了雄性基因,是雄性基因的“热点”)。可以想象,许多年以后X染色体将变得来同雄性生殖没有关系。

问:分子演化已经是个热门的领域了,你说你已经在做新东西了?

龙漫远:对,现在有很多人已在做分子演化,所以我要朝前走,去寻找新的探索方向。我想看看:行为是如何演化的,因为人性说穿了就是行为。我的切入点是交配行为和寻食行为,寻找控制这些行为的基因和探测产生这些基因的演化过程。

目前这个论文正在投稿,我们发现了许多人类特有的新基因,这些基因同我们的行为相关。我在给编辑的信中写道:“我真没想到,我们能有机会知道我们是谁,又是由什么基因决定的。”但在发出前还是把这句话删了。Too passionate,你在告诉人家,什么是真,得靠科学事实来打动编辑。


2013年,龙漫远与他的团队进行recreation(充电)。

读《圣经》,不信上帝

问:最近天主教教宗宣称承认物种演化和大爆炸,您怎么看这件事?这会对宗教和科学界产生什么影响?


龙漫远:这在西方世界不算一件新鲜事。1996年罗马教皇(Pope John Paul II)就宣布相信演化论,邀请科学家来给他讲课,梵蒂冈也有教皇科学院(Pontifical Academy of Sciences)。我的一位朋友,日本国家遗传所的分子演化科学家,五條堀孝(Takashi Gojobori)教授,几年前还被教皇任命为教皇科学院的院士。研究宇宙演化的物理学家,斯蒂芬•霍金(Stephen Hawking)也是教皇科学院的院士。教皇和他的梵蒂冈教皇国向他们咨询生物演化与宇宙演化的科学研究进展。今年的事情只是再一次印证了1996年的表态。

对中国人来说,科学和宗教的关系是比较新的问题,所以显得像个新闻,但正因为美国是个政教分离的国家,很多人对这个问题有深入的思考,他们会平衡这个关系。我博士毕业论文答辩的主考官是遗传学家也是虔诚的基督徒,我当时觉得答辩悬了,就提前一个星期约他见面,跟他说我要做一个演化的报告。那老师立马明白,说:“年轻人,我告诉你,我从星期一到星期五信进化论,星期六和星期天信上帝。”

其实在美国,在解释自然这个层面,除了比较极端的教派,宗教在科学面前一直在自我修正。1925年田纳西州一位中学教师被起诉讲人和猿有共同祖先。法官判决这位老师有罪,罚款100美元。 这一判决因为技术原因被推翻,后来在公立学校不能讲神创论被写入美国宪法修正案。2005 年,宾夕法尼亚州的多佛学区要求生物学教学应讲授智能设计论,家长联名起诉学区的领导违宪。法庭的原告方律师以我的研究给法官和陪审讲解基因的起源,最后法官把我发表在《自然综述遗传学》杂志上一篇论文题目稍作修改做了他总结的一个结论。多佛学区管委会被判违宪,罚了100多万美元。我的同事开玩笑说,我这次作证是我对美国社会做出的最有价值的贡献。

2009年的时候,达尔文诞辰200周年,英国国教会大主教跪在达尔文墓前献花,为教会当年对达尔文的攻击和表现的无知道歉。那一幕真是令人感动。

问:那你对宗教怎么看?你信教吗?

龙漫远:我不信,因为我没有找到上帝存在的证据。但我觉得,自己对于宗教知道得太少了,所以最近在读《圣经》。我也请芝加哥大学神学院的老师来给我实验室做讲座。我的学生不理解,我告诉他们,你们批判的是一百年前的宗教,50年前的科学你们都觉得过时,科学可以发展,宗教也在演化。咱们都不了解自己批判的对象是什么,那我们还有什么理由评论人家呢?听过讲座之后,我觉得他们还是不能说服我,所以我还是不相信上帝。

让科学更美一点

问:两年前你参加“未来光锥”公益演讲的时候,我说帮你承担机票的的时候,你说学校给了你杰出讲座教授的职位时带了一笔钱,让你做自己想做的事。你用这笔钱来干什么了?


龙漫远:哈哈,钱能做什么事?我就做了大俗人做的事呗。今年我带我们全实验室去密歇根湖边住了四天,所谓recreation(充电),互相聊自己做的研究,谈科学,也吃喝,游泳,划船。大家要求明年再来。我也用这些钱养果蝇,做实验。再就是旅行看人家怎样做研究和交流科学研究的想法……

问:你们科研的方式还挺休闲的。

龙漫远:我觉得科学研究是一辈子的事,是一种生活方式,因此应该是自然的,长久的,智慧的,因此才会是具有创造性的。为什么不让作为生活方式的科学来得更美丽一点呢?

我学生时代听到宣传是做出大成就者,必是同周围的世界甚至自己的家庭,没有联系,最好独身;必是搞不清今夕何夕,不善言辞,因为久不说话,结结巴巴说起话来必能语惊天下……大一读一个数学家的报告文学便是此类故事。那时就觉得科学家简直是一群过着恐怖日子的人,想着以后还是改变专业吧,去做一个正常人做的事。仔细想想,就觉得那一定不是创造性的工作所必然要求的,一定不是长久的健康的方式。西方的公众传媒也常常歪曲作为整体的科学家的形象。这些因为那些作者一半不了解科学家的生活,另一半是吸引眼球好卖钱。这对于鼓励和教育年轻一代进入科学领域显然是没有好处的。所以,我从来不主张我的学生们去做这样的学者,我希望他们在做一个创造性的科学家的同时,能充分体味到充满多样性的生活的幸福,在各方面都得到尽可能的发展。

有朋友问我为什么没有见到我在办公室和实验室工作一天16个小时,一周工作7天,还能有这么多产出。我觉得那你要看怎么定义工作。我在家里,旅程中,旅馆里,都在读书思考和研究,比如资料分析和理论推演。我有的idea是凌晨三四点想出来的,很多时候我长时间思考一个问题不得答案,一场睡梦中会灵感突至。我的一些比较满意的研究结果是这样出来的。这样,全年中的绝大部分日子里,我几乎全天都在工作。而且一个人在某方面的脑力是有限的,我在哈佛做研究的时候发现,如果前一天连续用4-6个小时编程,第二天就要花2-4个小时debug,如果前一天花短一点的时间,全神贯注,就可以一次做得很好。剩下的时间可以用作别的智力劳动和研究活动,这样的学术活动常常更加高产和有趣。

问:你最喜欢的人是苏东坡和林语堂,你本人喜欢读书、写作,你如何看待科学和文化的关系?

龙漫远:苏东坡那么幽默,那么智慧,他追求真理,从不迎合皇帝。每次被贬,还尽量把生活过得很好,发明东坡肉、东坡肘子,“日啖荔枝三百颗”。林语堂和苏东坡有相似之处。我去到台北,专程去拜访林语堂的墓。现在他的墓上方盖了间咖啡馆,要上一杯咖啡,坐在那里,想象他就在我们脚下,听我们说话,笑我们。

我也非常喜欢雨果、塞万提斯、昆德拉等西方作家,他们的作品让我们更加深刻地了解人类自己和我们研究的价值底线,如苏东坡和雨果的“不可药救的人道主义”。他们有的观察还为我们提供了解释我们的行为遗传和演化的研究结果提供了独立的资料和问题,如塞万提斯和昆德拉笔下的表面上好笑的英雄主义和利己主义。

科学研究和人文艺术探索有相通之处,他们都是创造性的活动,两者都含有一个长远的目标:对人和人生的热爱。通常以为科学和人文学科使用不同的思维和研究手段,如逻辑和形象思维。其实今天的情形是二者在从手段到目标都在相互渗透,互相取长补短。对自然科学工作者而言,逻辑思维的同时还要求清晰的语言形成,因为思维的过程也是一个语言加工和推演过程。一个话都讲不好的人,很难相信他的思维会是清晰的。另外,任一科学领域都有许多问题不可能都去研究,对一个研究者而言必然有一个选择。这于是有了一个“口味”(taste)的问题。较为丰富的人文素养有助于较好的的独有的自然科学研究“口味”的形成。这是科学研究的创新型所要求的。

最后一件事我想强调的是,科学家是人,而不是一台机器,不能把我们自己当成一台知识发现仪之类的东西。在理智之外,“心灵的鼓励”对许多科学家而言,是同样需要的 ——这解释了人文艺术知识对科学家的又一不可或缺的价值。
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