◇◇新语丝(www.xys.org)(xys4.dxiong.com)(www.xinyusi.info)(xys2.dropin.org)◇◇ 　　伟大科学家的重要错误：达尔文的遗传学 　　作者：饶毅 　　http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=379214 　　达尔文进化论的精髓，广为证明。不断出现的反对，从来没有撼动其根本。 　　但是，达尔文提出对遗传的想法，却有问题。 　　科学文献讨论，常规自然是最新文献。 　　但是，读史有些时候也可以有好玩、甚至有意义体会。 　　我想在今天组会简介达尔文对遗传的想法。 　　达尔文1868年在《家养动植物变异》一书讨论“泛生假说”（Hypothesis of Pangenesis）的一章。起因是我近年上《生物学思想和概念》课程时，和本 科生一道读孟德尔1866年的遗传学论文。有趣的是，达尔文不仅做过类似实验， 而且还脱离实验，提出过遗传理论，就是“泛生假设”。比较达尔文和孟德尔的 文章，可以有多种讨论，特别是不同的科学思维方法。其中，有些问题并未过时， 而很有现实意义。 　　孟德尔的遗传学研究，有高度的选择，而得出清晰的结果、推出明确的理论。 而达尔文，将多个现象联系在一起，提出一个假说可以同时解释这些现象。 　　科学研究过程中，大家遵循一个规则，所谓Occam剃刀，以最简单的理论解 释实验的结果和观察到的现象。如果简单理论可以，就不用复杂理论来解释。如 果用复杂理论来解释，那么复杂加复杂可以叠很多层，就很难讨论和验证。以简 单理论作为基本步骤，科学虽然前进很慢，但较扎实。 　　Occam剃刀是经验模式，并无标准公式。比如，是用简单的理论尽量解释很 多的现象，还是对于所解释的现象要有所局限、有所选择？ 　　1868年，达尔文把五类现象，代间遗传、发育、再生、植物嫁接、用进废退， 全部联系在一起讨论，他提出的理论，把我们现在认识到的“细胞全能性”（全 身很多细胞一直保持整套基因组）、和遗传规律混在一起。他的泛生论确实好像 可以解释多个现象，但事后我们可以看到是不同性质和不同层次的现象，因为他 求全，所以得出的反而是错误的理论。他提出生物体全身体细胞都产生泛子 gemmules（后人亦称pangenes），进入性细胞中，这些gemmules的组合决定了性 细胞内含，形成不同的性细胞，再产生不同的后代。在强调体细胞产生泛子的重 要性时，达尔文说再生原生质要么不全在于生殖细胞，要么生殖细胞没有再生原 生质，而是收集和选择泛子。他在讨论中甚至接受了拉马克（1744-1829）的 “用进废退”，而认为泛生假说能解释用进废退（比如连续多代人工地切掉牛 角），这是他的理论最可笑的部分，虽然他说很难相信，但自己也看过一个例子， 当然还据其他人说。他说受外界影响的体细胞性状可以获得并通过gemmules进入 性细胞而传代。达尔文在获得F2代重新出现F1代不见了的隐性性状时，仅看到现 象，提出所谓“回复原理”（Principle of Reversion），这并非原理，而是以 新名词复述现象。 　　孟德尔只研究代间遗传，不考虑其他现象。而且他仔细选择了实验对象，还 选择了观察的性状。他明确说只研究子代一定相同于父本、或者母本的那些性状， 而他知道有些性状，子代既不同于父本、也不同于母本，或者介于两者之间。这 样，他得出的结果很干净，而他的理论很好地解释了他的结果。 　　1866年和1868年，两个理论发表后，很可能没有人在他们两人都活着的时候， 同时知道两个理论。 　　假设我们在当时看到孟德尔和达尔文的理论及其证据，一般并不能很简单地 断定谁对。孟德尔的理论比较严谨，但他高度选择可能是优点，也恐怕导致理论 不具有普遍意义。达尔文的遗传理论，解释现象较多，但怕是眉毛胡子一把抓。 　　在现在和未来做研究时，这样的问题，同样存在，只是一般来说，当局者迷， 到以后才会恍然大悟。 　　如果在研究的早期，正确的选择范围和对象，可能是科学洞察力的关键之一。 　　达尔文当时认为体细胞的性状可以影响生殖细胞的遗传组成。后来德国生物 学家魏思曼（August F. L. Weismann，1834-1914）提出germ plasma（种质） 学说，种质只存在于生殖细胞中由亲代传给后代，生殖细胞可以产生体细胞，而 体细胞不能产生生殖细胞，种质不受体细胞和环境影响而改变。完全摒弃了拉马 克主义的基础。哈佛大学的Ernst Mayr将魏斯曼称为19世纪仅次于达尔文的进化 论学者。 　　魏斯曼的实验很简单：他把小鼠的尾巴切掉，然后让他们生子鼠，他观察了 5代，901只老鼠，没有一个后代的尾巴短了。反对魏斯曼的人会说5代不够，要 更多代（而且可以无限代）的重复才能证明。但是实际上一般民间传说都是外界 对一代动物影响（比如剪断猫尾巴）就遗传到下一代，所以，虽然5代实验不能 代替几十代、几百代，这个结果还是完全否定了此前民间和学界不负责任的各种 传说，也摧毁了获得性遗传的基础。 　　魏斯曼还用了人群的社会习俗作为例子：中国妇女裹脚多代并没有导致中国 人小脚，而当时得代代继续裹才行；犹太儿童切割包皮没有导致犹太人天生无包 皮，而得每代都环切才行。 　　如果从一般遗传性状上看来，以后的经验也都证明种质隔离的正确性。 　　但是，魏斯曼的实验很简单，而做结论时，不仅普遍化而且层次上升了。也 就是说，其结论超出了其实验结果。 　　比如，性状不能获得性遗传，并不能否定体细胞有可能影响性细胞内的遗传 物质。我们现在重新思考，可能还有问题。在基因概念一再变化的情况下，遗传 不一定要用性状来看，而可以用分子来看，比如DNA、RNA、甚至蛋白质和其他分 子或亚细胞器。 　　那么，我们是否可以重新设计实验，研究体细胞对于生殖细胞能否发生能够 遗传的改变？目前热门的表观遗传学，对此有何意义？还是有其他更值得探讨的？ 　　好像是问题。 　　（2010年10月25日下午，饶实验室组会） 　　注 　　在有关孟德尔的文章《孤独的天才》一文 中， 更多讨论达尔文错失正确理 解遗传学的机会。 　　组会后学生反馈，如《当代生物学》2010年10月26日论文： 　　Remy J-J (2010) Stable inheritance of an acquired behavior in Caenorhabditis elegans. Current Biology 20:R877-R878. 　　表观遗传学可参见：Richards EJ (2006) Inherited epigenetic variation — revisiting soft inheritance. Nature Reviews Genetics 7:395-401. 　　魏斯曼原文见： 　　Weismann A (1893). The Germ-Plasm. A Theory of Heredity 　　http://www.esp.org/books/weismann/germ-plasm/facsimile/ 　　达尔文的相关一章抄录如下（红色和斜体为所我加，书中达尔文的注解从略， 有兴趣者可以查阅原书）： 　　Darwin C (1868). The variation of animals and plants under domestication. John Murray, London. 　　Chapter XXVII 　　Hypothesis of Pangenesis (XYS20101101) ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys4.dxiong.com)(www.xinyusi.info)(xys2.dropin.org)◇◇