基因决定论的一个误区 ——对基因决定论否定“进化论”的评析【顺耳吧】

李顺万
【作者简介】李顺万，西南政法大学行政法学院副教授。（重庆　400031）
【内容提要】随着生物科技发展而出现的基因决定论存在许多误区，本文从哲学思维的角度，运用生物科技的最新研究成果，对基因决定论中一个误区——否定“进化论”的观点进行了评析，从而论证现代生物科技是对达尔文“进化论”和马克思“劳动创造人和人类社会”理论的支持。
【摘要题】科学与哲学
【关键词】进化论/人类基因组计划/表观遗传学/表观基因组学
【正文】
    2004年10月，人类基因组计划（Human Genome Project，以下简称HGP）在美、英、法、德、日和中国等六国科学家的努力下成功完成，这一划时代的科学成就在全世界引起了极大的震动，它标志着分子生物学已成为21世纪的前沿科学，它对哲学、社会学、伦理学、心理学以及法学等人文科学的强烈震动是始料未及的；同时，由于基因科学因为技术或知识上的限制所造成的可能风险，以及商品市场价值观所产生的利益追求等原因，基因及其作用被片面地夸大。本文缘于对基因研究的人文关注，对基因研究中出现的否定达尔文“进化论”和马克思“劳动创造人和人类社会”的理论给予必要的评析。
    　　　　一
    “认识自我”，这句镌刻于古希腊神庙的格言，表达了人类与生俱来的内在要求和对认识生命本质的无懈追求。“我们从何而来”的问题始终是科学研究的热门话题并且一直争论不休，而研究生命及其与人类生存、健康、社会发展所具有的关联和广泛的影响，使探索生命奥秘的分子生物学成为现代科学中发展最为迅速的科学。1953年4月25日，年仅25岁的沃森(Watson,James Dewey)与同在剑桥大学的合作伙伴弗朗西斯·克里克(Crick,Francis Harry Compton)一起，在英国《自然》杂志上发表了一篇仅两页的论文，提出了DNA的结构和自我复制机制。他们的论文被普遍视作分子生物学时代的开端。（注：为庆祝脱氧核糖核酸(DNA)双螺旋结构发现50周年和人类基因组序列图绘制成功，美国国会已决定将2003年4月定为“人类基因组月”，并确定2003年4月25日为全国“DNA日”）。）
    1990年9月，美国正式启动“人类基因组计划”(HGP)，“人类基因组是人类细胞核内23对染色体上整套的DNA。HGP的目的实际上就是要读出读懂人类基因组全部核苷酸的顺序，即全部基因在染色体上的位置及各DNA片段的功能。[1]HGP是20世纪继“曼哈顿原子弹计划”和“阿波罗登月计划”之后，人类认识自身并被科学界称之为“人类知识库”的最伟大的计划。2004年10月，《自然杂志》公布精度大于99％的人类基因组完成图，一张精度大于99％，误差小于10万分之一的人类基因组图已成功绘就。从此之后，国际基因研究从大规模基因组测序，转向与基因诊断和基因治疗息息相关的功能基因学领域。许多科学家认为，HGP在研究生命现象及其本质、生物与环境相互关系方面开阔了我们的视野，为人们提供了进入按照自身需要改造或者创造生命及其物种的科学领域的可能，对于解决诸如“人类起源”这类复杂问题提供科学依据，对于遗传、繁殖、进化的研究都将产生不可估量的影响。
    HGP的成功和人类遗传学的进展，使人们看到了基因在决定人的智力水平、健康状况、性格特征、人的性状、行为特征及治疗疾病等方面的重要作用。可以这样说，生命的各种性质和活动都是受基因控制的，基因异常通常会导致生命异常，甚至人类的精神活动也在基因的控制之下。同时，基因科学的兴起和深入研究使人们对基因的作用及其发展前景产生了某种迷惘，历史上的一些争论重新拾起。学者们思考的问题是：在我们强调遗传和基因作用的时候，后天和环境的作用还存在吗？两种作用相比较，谁的作用更大或者更为根本？“人总是倾向于强调乃至夸大自己所从事的工作的重要性的。所以，分子遗传学的研究者，在不知不觉中就会夸大了基因对生命活动的作用，这种夸大，在特定的情况下，会到了荒唐的地步。”[2]“当人类深入到DNA螺旋体中时，有些人的视线开始迷失了。”[3]当人们惊叹基因作用的时候，当人们谈论人的“自私基因”、“侵略基因”、“利他主义基因”、“精神分裂基因”、“嗜赌基因”、“嗜酒基因”、“同性恋基因”以及“犯罪基因”的时候，就暗含了基因决定论的前提——基因是生命的本质，是生命的一切，即承认“人体的基因结构决定生命的一切。”[4]
    HGP以及与之平行的人类基因组多样性研究计划（Human Genome Diversity Project，以下简称HGDP）还可以帮助我们了解人类本身及其进化。“人与黑猩猩的基因有99％完全相同，这为测定人类进化提供了一个标准，按照这种计算方法，猿和人大约在500万年前才分道扬镳，并推算出人类共同的母系老祖宗应该在15-25万年前。”[5]无疑地，HGDP从分子遗传的角度揭示了人类进化的生物学秘密，人和猿只有1％基因不同，这说明只有很少一部分基因是我们成为人的原因。那么，人是从何而来的呢？人是劳动进化的结果还是根本上说就是基因的不同？如果我们承认后者，就否认了达尔文“自然选择”是生物进化根本原因的原理，也从根本上否认了马克思“劳动创造人和人类社会”的学说。
    一些分子生物学家认为，人与猿基因的差别不是生物进化的结果，而是人与猿基因本来存在的差异。彭朝晖博士曾经作过《基因与基因治疗》的讲演，在回答“在从猿进化到人的过程中，是否因为基因发生了一种变化，使得基因变得完善了才使猿进化成人”这一问题时说：如果猿要进化到一个人，这种改变一定是通过基因改变的，而且要改变这么多的基因，要能进化成一个人的话，按照遗传，现在这种进化实际上我觉得是非常非常难的。猿就是猿的一套基因，人就是人的一套基因，劳动会不会把猿的基因最后逐渐进化变为人，随着科技的进步，特别基因的研究最终会得到一个很合适的答案。他说：“比如说人与猿的不同，到底是劳动进化的结果，还是根本上就是物种的上帝基因的不同，我主张后者。”[6]从生物学的角度来看，这一观点还需要生物学家从人类基因组的“共性”出发，特别是从亲缘关系接近的或者在基因组结构上同源性高的物种，在基因组水平上有无本质上区别于其它物种的特有的、代表人类遗传特征的核苷酸序列。“显然，如何寻找和鉴定一个物种区别于其它物种最本质的遗传特征的核苷酸序列，将是基因组研究中一个从进化意义上带有根本性的问题。”[8]

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　二
科学产生之前，人类对于自身本质的问题只能靠猜测和臆想来描述，各民族都有关于本民族从何而来的猜测，构成一种共同的人类起源的文化——神创论。与神创论对立的是科学的自然观，以观察、实证、理性思考和逻辑推理为主要特征。进化论的思想源于自然界万物转化和演变的思想，这种演化思想是对自然的图景进行观察和合乎逻辑的解释。
在中世纪的西方，神创论把世界描述成上帝的创造物，与这一理论相伴的目的论认为整个自然界的安排是有目的的，上帝创造万物，并为万物设定了目的。方舟子说：“我们所处的世界，特别是生物世界，似乎是既复杂又和谐有序，就像是被有目的地智能设计出来的。从柏拉图、亚里士多德开始，这种设计现象就被用于证明造物主——上帝——的存在。”[8]
随着社会进步和科学发展而出现了众多的生物学家以及进化论思想，在众多的生物学家中，对进化思想起奠基作用的是拉马克(Nuarck,1744-1829)和达尔文(Darwin 1809-1882)。
拉马克是历史上第一个系统提出进化论的生物学家。他的代表作是《无脊椎动物系统》(1801)和《动物学哲学》(1809)，拉马克在书中提出了有机界发生和系统的进化学说。其观点主要有：生物种是可变的，所有现存的物种，包括人类都是从其它物种演化而来；生物本身存在由低级向高级连续发展的内在趋势；环境变化是物种变化的原因，并把动物进化的原因总结为“用进废退”和“获得性遗传”两个原则。
拉马克第一个从生物与环境的相互关系方面探讨了生物进化的动力，为达尔文进化理论的产生提供了一定的理论基础。但是，拉马克把环境对于生物体的直接作用以及获得性状遗传的过程过于简单化了，成为缺乏科学依据的一种推论，后天获得性则多属于表型变异，现代遗传学已证明它是不能遗传的；他错误地认为生物天生具有向上发展的趋向，以及动物的意志和欲望也在进化中发生作用。
达尔文于1859年发表《物种起源》一书，用大量的事实证明了生物变异的普遍性以及变异与遗传的关系，他提出了生存竞争和自然选择学说，系统地论述了物种形成的机制。该书的发表标志着现代生物进化理论的形成，引发了近代最重要的一次科学革命。达尔学的进化观点主要有：由于生物生存空间和食物的有限，生物繁殖过剩的倾向必然导致生存斗争；同一种群中的个体存在着变异，那些具有能适应环境有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有利变异的个体会被淘汰，适者生存；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，这就可能导致亚种和新种的形成。
从达尔文发表《物种起源》至今100多年，自然选择的进化论思想经受了来自不同方面的诘难与科学发展的洗礼（这方面的历史恕不赘述），特别是分子生物学的出现和发展，达尔文的进化理论愈益显示出正确性。科学发展到今天，人们对进化的认识比较成熟了。
进化是群体的改变了的遗传构成代代相传的过程，不管这种改变对机体是好还是坏，是有益还是有害。进化是指一个群体而不是个体的变化过程，是群体在进化而不是个体在进化。群体是一群能正常互相交配、繁衍的机体，一个群体内的全部基因称被做基因库(GenepooL)，因而进化就是一个基因库的一代代的变化。[9]
进化论的历史证明，人们在致力于深入认识生物进化规律的同时，完成了对进化论与遗传学说的综合，并把这种综合扩大到对人类本性的理解。生命作为开放的复杂系统，从来就不是由一种因素能完全决定的，当前，越来越多的证据证明基因决定论存在许多误区，许多生物学家正以一种全新的视野来理解生命现象。
第一，重新认识“垃圾DNA”(junk DNA)的作用。在人类细胞中由包含一系列碱基对，能编译密码、制造细胞蛋白的基因组成的DNA只占3％，另外97％的基因，在制造蛋白质方面看来好象不起什么作用，科学家们“过去一直认为这些重复序列没有功能，只是一些自私的DNA序列，热衷于自我扩张。但近年来的研究表明，重复序列在生命活动中有着重要的作用。”[10]真核生物染色体末端是重复的序列构成，称为端粒，端粒在染色体的稳定和控制细胞寿命方面都起着关键作用。在基因重复序列中Alu（注：ALU是垃圾基因中的一种，被认为是反式可移动组件，它调控临近基因的表达。）是一个大家族，在人类基因组中，大约有140万个Alu序列，占整个基因组的10％。科学家发现：“Alu片段在过去的3,000万年间快速而大量地富集于基因组GC碱基含量高的区域内，比GC贫乏区的Alu片段含量高13倍。有趣的是，GC富集的区域内基因的密度也比GC贫乏区大。显然，Alu序列与基因在基因组中的进化可能有某种相关性。”[10]

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第二，“表观遗传学”(epigenetics)向经典遗传观念的挑战。“表观遗传学”是“研究没有DNA序列变化的，可遗传的基因表达的改变。”（注：有些学者把这一概念译为“表遗传学”详见薛开先，表遗传学推动新一轮遗传学的发展，北京，遗传杂志[J]，2005年27卷(1)。）表观遗传学与传统遗传学比较有三个特征：(1)可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分，能在细胞或个体世代间遗传；(2)是基因表达的改变；(3)没有DNA序列的变化，或不能用DNA序列变化来解释（注：有些学者把这一概念译为“表遗传学”详见薛开先，表遗传学推动新一轮遗传学的发展，北京，遗传杂志[J]，2005年27卷(1)。）
由于多细胞生物维持正常功能的基因只要1000个，占基因的少部分。因此，“在胚胎发育、细胞周期和应答环境改变等生命活动中，根据一定时、空条件，如何选择一组基因获能，另一组基因失能已成为这些过程的关键。而表观遗传学调控提供了这一选择的机制。”（注：有些学者把这一概念译为“表遗传学”详见薛开先，表遗传学推动新一轮遗传学的发展，北京，遗传杂志[J]，2005年27卷(1)。）
近10多年来，科学家们对DNA甲基化模式的研究，发现许多种类的癌细胞都有着异常的DNA甲基化行为，肿瘤抑制基因常常被过量地甲基化而导致失去活性，而基因的DNA序列并不发生变化。“就DNA甲基化的本质而言，它不仅可影响细胞基因的表达，而且这种影响还可随着细胞分裂而遗传并持续下去，或受某种因素的影响而改变，可见，DNA甲基化是一类高于基因组序列水平的基因表达调控机制，是将基因型和表型联系起来的一条纽带。”[11]
除了DNA甲基化这种主要的“表观遗传修饰”方式外，还有一种常见的方式是修饰染色质结构。“不同的染色质结构常常影响到基因的表达。通过乙酰化或磷酸化等化学方法对组蛋白进行修饰，可以引起染色质结构的改变，从而导致基因活性的改变。”[10]
第三，表观基因组学(epingenomics)是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。对基因组而言，不仅仅是序列包含遗传信息，而且其修饰也可以记载遗传信息。这种在基因组水平上研究表观遗传修饰的领域被称为“表观基因组学”。1999年欧洲的生物学家成立了一个“人类表观基因组联合研究体”（Human Epigenome Consortium，以下简称HEC），开始了表观基因组学的研究。“为此，HEC提出和开始实施全面揭示人类基因组所包含的表观遗传学完整信息HEP——绘制人类基因组甲基化可变位点(Methylation Variable Posions)图谱”[11]。这样，科学家们开始了从“表观基因组水平上的DNA甲基化精确的定量分析的表观遗传学标记。”[11]

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由此看来，生物性状的形成光有基因是不行的。“基因概念的最基本内涵是一个遗传的功能单位，DNA序列提供合成蛋白质的密码，如不能通过表观遗传学机制被选择性表达，此时的基因只是一种化学物质而已……。”[21]基因的表达调控是多层次的，转录水平是更为关键的遗传因素，所以，基因提供了合成生命所必需的蛋白质“模板”，“而表观遗传学的信息提供了何时、何地和怎样地应用遗传学信息的指令；整个基因组通过DNA精确的复制，保证了遗传信息的稳定性和连续性；同时又通过表观遗传学机制，使基因组根据机体自身的信息以及内外环境条件适当地表达，最终遗传性状形成。”（注：有些学者把这一概念译为“表遗传学”详见薛开先，表遗传学推动新一轮遗传学的发展，北京，遗传杂志[J]，2005年27卷(1)。）
第四，环境因素的重要作用。环境(environment)相对于人类来说，就是围绕着人群的空间及其中可以直接、间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的总体。生命体在环境中生存，按照现代系统论的观点，生命及其各种表现形式都不是孤立的，而是开放性的耗散结构系统，要保证生命体功能的正常运行，生命体内各器官之间，生命体与环境之间，就需要从外界获取能量，与环境进行物质和信息交流。在生命这一复杂的系统中，基因的作用以及生命体性状的形成与环境的动力学特征有着不可分割的关系。
“这些动力学性质在生物体的各种层次由不同的分子网络负责。在基因组到转录组之间，由基因表达网络以及各种小分子RNA调节基因的活动和转录。在转录组到蛋白质组之间，由蛋白质的翻译后修饰以及蛋白质——蛋白质相互作用网络给予控制。在蛋白质组与代谢组之间，主要是细胞的能量代谢和物质代谢网络参与协调。这种种复杂的网络与动力学系统的综合作用导致了特定的细胞行为或个体表型。”[10]例如：我们都知道吸烟对于肺癌是一个重要的因素，适当的饮食习惯和运动对于减少糖尿病、心血管疾病是有益的。“不抽烟，少喝酒，良好的饮食以及适量的运动，可以让冠心病和中风的患病率降低70％。”[10]
因此，现代分子生物学的发展说明：如果我们承认环境能够改变个体遗传特性并传递给下一代，那么，达尔文的“进化论”以及马克思的“劳动创造人和人类社会”的理论就应该得到肯定。
　　　　三
在基因决定论极为盛行的时候，许多科学家就从不同的研究角度提出了相反的看法。我们知道，细胞(cell)是表现各种生命现象的一切生物结构和功能的基本单位；基因(gene)是细胞内含特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位；细胞膜(cell membrane)是包围细胞质的一套薄膜，细胞膜的功能主要是进行物质运送、能量转换和信息传递“一方面藉由细胞内的DNA所携带的基因讯息，复制后代，另方面则藉细胞膜上的蛋白质、糖类、或脂质等分子摄取、侦察胞外的环境，并将信息在细胞内及细胞之间进行传送，促使细胞做出适合生存及发育的反映。”[12]基因提供的是生物体先天的遗传信息，而这些信息的完成要在后天的环境中才能实现，而实现基因指令的是细胞膜分子。“为使得细胞能对环境作出快速反映，细胞膜内的半穿透性质，允许细胞进一步控制胞内的生物分子，维持一定的组成及浓度。”[12]细胞膜本身具有调控细胞内外离子浓度的能力，从而调控膜电位，“神经传导，细胞运动，甚或人类的五官知觉，都是在类似的细胞膜电位变化下产生的。”[12]
因此，过分强调基因的作用，细胞其它结构的作用就无法体现，细胞膜是生物最基本的功能单位的必要结构，只有膜没有基因就不能复制，只有基因没有膜就不能完成与环境的适应。因此，基因和细胞膜在生物的生命过程中有同等重要的作用，过分强调基因的作用就是不恰当的。
华裔神经生物学家蒲慕明曾结合细胞膜的作用对基因决定论发表过不同的看法。他认为把生命发育的步骤记载在基因上是不对的也不是事实，他说：“从基因表现开始，直到发育成一大堆器官的组合，不只靠基因来指挥所有事件的发生，过程中一定受到许多外来因素影响。而外来因素不只是被动作用，它们会在许多情况下扮演积极介入的角色，甚至可能同时有许多外来因素影响，这些多重因素彼此交互作用，产生最后的发育结果。”[13]人与动物的根本区别就在于人具有思维的能力，大脑作为思维的物质基础，它的形成过程及复杂程度能够充分说明基因及其环境的作用。我们知道大脑是由140亿个神经细胞所构成的一个复杂网络系统，细胞之间联结以及信息传输的数量不是基因所能承载的，而且神经的联结专一，联结方式大多数是三维空间，因此，“不可能只记载在一度空间的基因组里”。蒲教授进一步谈到环境对神经网络形成的作用：“研究基因记载的讯息顶多只能知道细胞间有哪几类连结方式、哪几类细胞之间可以形成连结等，而发育过程中包含更多的环境因素，特定环境影响下造成某些特定细胞群的电活动，对特定的神经细胞网络形成有关键性的作用。”[13]

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现代基因研究证明，人与黑猩猩基因差异虽然只有不到1％，但比较人与黑猩猩的大脑，不仅人脑的容量大，而且复杂程度更高，如果说脑量和脑的复杂程度是由遗传基因决定的，那么脑功能的形成是离不开社会环境的。“拿人和黑猩猩的婴儿来比较，出生时差别不是很大，但到了1岁，黑猩猩就已经大致发育成熟了，人类小孩则还要很长的时间缓慢成长，便有很多机会接受环境外来讯息的影响，慢慢塑造出精细的构造与功能。”[13]这说明人脑的发育有基因以外的因素，这个因素就是社会环境，包括文化因素等。
从神经生理学的角度研究神经网络形成时会发现细胞膜扮演了非常重要的角色。一个细胞之间传导信息的“突触点”(synaptic site)的形成是随机的，不是由基因所决定的；信息的传递经由细胞质、细胞核而引起基因的表现，因此，“这里并不是基因告诉细胞要如何或在哪里形成突触，相反的，是外来讯息告诉基因要把表现出来的蛋白质送到哪里去使用”。[13]细胞膜在这里与基因的作用相比较，它所扮演的角色才是最重要的。
所以，当我们把生物体细胞这一微观层次的结构放入整个生物圈来思考，我们就有科学的依据说明环境与生物之间存在着交互作用，“并非所有生物现象都像写程序一样准确地规定好了。”[13]
实际上，除了少数疾病和性状外，人的性状、疾病，尤其是智力、行为、性格是多基因与环境相互作用的产物。特别是人的思维和想象的能力，即人的智能，与整个社会文化环境以及后天的努力是分不开的。如果一个人具备了致癌基因，也不能忽视例如吸烟、辐射和致癌化学物质在癌症发生中的作用。遗传学告诉我们基因型与表现型之间有区别，表现型是基因型与环境相互作用的产物。了解基因的位置，或碱基在DNA上的序列，并不能预测人今后的全部命运。
“基因组并没有充分的讯息，去直接规定个体将有什么样子的特性。基因组对个体特性的决定性，那就整个个体发展的过程而言，是间接的，因为决定个体特性成形的过程事实上是多元而复杂的，只有在那多元而复杂的过程里，基因组对个体特性的决定性才获得实在性。”[14]
生命是一个开放的复杂系统，影响生命活动的因素非常多。各因素之间的相互作用，相互依赖又相互制约，并且随着生命的发展发生变化，这就是生命在进化过程中呈现给我们的复杂性，这种复杂性表现在：生命形态的无限多样性，生命系统内部各构成部分，生命系统与环境的关系的非线性关系；在有性繁殖的种群中没有两个完全相同的个体，在生物界等级结构的每一层次中关系的复杂性；物种任何两个个体之所以有区别不仅仅是由于它们在遗传上的独特性，而且也由于性别、年龄、免疫系统以及在开放的记忆程序中所收集到的信息不同所致。这种多样性是生态系统的基础，也是竞争与共生现象的原因，并促成了生命进化与自然选择。（注：赵树进，生命的复杂性与人类认识的有限性[J]，本文引用时作了部分改动，医学与哲学，2003,(2)。）当然，生物的多样性与环境的多样性是一致的。

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