【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】 ———————————————— (《南方周末》2001年12月13日) 一个基因就能决定社会行为 ·方舟子· 马克思有一句经常被引用的论断:“人的本质不是单个人所固有的抽 象物,在其现实性上,它是一切社会关系的总和。”引用者往往以此说明 人的本质不是先天的、天赋的,而是后天形成的,因为在他们看来,人的 社会性跟先天的生物性不同,必然是后天形成。但是这个大前提却未必成 立。人的社会行为是否有先天的因素,是否有基因的影响,如果有的话, 这种影响有多大,并不是有明确答案的问题。社会生物学和进化心理学的 研究,已提供了许多间接的证据表明,至少某些人类社会行为是受遗传因 素的影响的。但是由于不能以人为对象进行遗传学实验,难以得到直接的 证据。幸运的是,社会性并非人类所独有,各种动物也都存在着复杂程度 不同的社会行为,对它们的研究,有助于我们明了人类社会行为的本质和 起源。 最简单的、也被研究得最为透彻的模型动物是一种生活于土壤中的线 虫(C.elegans)。这种线虫很小,身长仅约一毫米,平均寿命只有13天。 成熟的线虫全部细胞数不多不少,为959个,其中302个细胞是神经元。我 们现在已经知道它的每一个神经元的位置和彼此之间的连接,它们的特定 功能也已大多明了,因此线虫是研究动物行为的理想工具。从线虫 的受精卵开始,在发育过程中每一个细胞的命运(即如何分裂、分化), 也都被测定,是唯一一种多细胞生物的细胞“命运图”已被我们破译的, 因此线虫也是研究动物的遗传、发育的理想工具。线虫的基因组序列早在 1998年就已被全部测定。它含有近2万个基因,而人的基因数也不过数万。 更重要的是,在线虫中发现的基因,大部分都能在人类基因组中找到类似 的基因,而且,许多人类基因被转入线虫后,也执行相同的功能。 有趣的是,这么简单的动物,也存在着社会行为。生物学家们在实验 室里用大肠杆菌喂养线虫,将线虫放养在长满大肠杆菌的培养皿上。他 们在喂养线虫时,发现存在两种“表现型”:有的线虫是“孤独者”,它 们被放进培养皿后,将慢慢地分散开去,各吃各的;有的线虫却是“社交 者”,在没有食物时,它们也是分散的,但是在有食物时,它们却很快地 一堆一堆地聚集在一起会餐。加州大学旧金山分校巴格曼(C. Bargmann) 实验室的研究发现,这种社会行为的不同,是由一个叫做npr-1的基因决 定的。这种基因有两种形态(“等位基因”),分别存在于“孤独者”和 “社交者”中。如果将“孤独者”的npr-1基因转入“社交者”体内取代 其原有的npr-1基因,“社交者”也会变成“孤独者”。npr-1基因编码的 蛋白质类似于哺乳动物中一种叫做神经肽Y受体的蛋白质,在“社交者” 和“孤独者”中,这个蛋白质序列只有一个氨基酸不同,导致了它们有不 同的功能。神经肽Y是一种神经递质,它与其受体结合后,即传递了神经 信号。线虫也产生一种与神经肽Y类似的分子,可以跟npr-1编码的受体相 互作用。“社交者”线虫显然就是利用这一套系统在进食时相互交流的。 (该项结果于1998年发表于《细胞》Cell, 94:679-689) 但是线虫并不是社会性动物,人们可以争辩说,它们的进食行为算不 上真正的社会行为,这个结果难以推广到那些社会性动物,例如蚂蚁、蜜 蜂、灵长类动物和人的行为。社会性动物的行为如果也受基因控制的话, 想必要复杂得多。最近,美国佐治亚大学生物学家克雷格(M.Krieger)和 罗斯(K.Ross)对火蚁(Solenopsis invicta)的研究结果却表明,未必 如此。火蚁原产南美洲,后入侵到美国南部。美国的火蚁社会存在两种型 态:一种是单后型,整个蚁巢只有一只蚁后,体态臃肿,产卵迅速;一种 是多后型,蚁后体态较为苗条,产卵速度较慢。这两类蚁后的差异显然是 自然选择的结果,单后型蚁后完全靠自己建立新巢,用体内存储的脂肪养 育卵,直到卵发育出工蚁,以后才获得工蚁的帮助,因此对她来说,体内 脂肪存储得越多,产卵速度越快,越有生存优势。而多后型的蚁后并不能 自己创建新巢,而是从蚁口密度过大的旧巢分家,带了一部分工蚁出去自 谋生路。在单后型的巢中,只允许存在一只蚁后,外来的蚁后将会被工蚁 杀死。而在多后型的巢中,却可以存在从2只到200只的蚁后,外来的蚁后 有可能被容纳。 令人惊讶的是,如此复杂的社会行为的差异,是由一个叫Gp-9的基因 决定的。这个基因有两种等位基因B和b。在单后型的巢中,蚁后和工蚁的 基因型都是BB,即“纯合体”(蚁后和工蚁是双倍体,即每一种基因都有 两个)。在多后型的巢中,至少有10%的工蚁的基因型是“杂合体”Bb, 其他为纯合体BB型(另一种纯合体基因型bb的蚁后和工蚁都不能活到成年)。 如果基因型为BB的蚁后进入多后型的巢中,将会被杀死,但基因型为Bb的 蚁后却会被接纳,其原因是因为Bb型工蚁不能很好地辨认Bb型蚁后,从而 “说服”其他工蚁接受她们。工蚁对蚁后的辨认,看来并不是根据蚁后的 体型,因为实验表明,即使把BB型蚁后饿瘦,或把Bb型蚁后养胖,也不能 改变她们的命运。最有可能,工蚁是通过外激素来分辨蚁后的。这个现 象,在1998年已由罗斯和凯勒(L.Keller)发现(发表于美国《科学院院 刊》PNAS, 95: 14232-14237)。 最近罗斯和克雷格克隆了Gp-9基因。从基因的序列推测,它编码一种 能与外激素相结合的蛋白质,与以前的设想相符。这是只由134个氨基酸 组成的小蛋白质,B型和b型蛋白质的氨基酸序列有8个不同,其中起关键 作用的可能只有1个。研究人员推测,这个突变,使得b型Gp-9蛋白质失 去了功能,因此使得Bb型工蚁对外激素的“嗅觉”不像BB型工蚁那么好, Bb型蚁后得以被容忍,而“后味”更足的BB型蚁后则没有这么幸运。研究 人员也克隆了其他九种同属蚂蚁的Gp-9基因,也都得到了相同的结果。比 较不同种蚂蚁的基因序列,可以推测基因起源的时间。序列分析表明,b 型基因的起源晚于B型基因,是从B型基因突变而来的,并且得到了自然选 择的偏爱,也就是说,多后型的社会可能比单后型的有生存优势。(研究 结果将在近期内发表于《科学》,Science) 这的确是个出乎意料的结果。人们倾向于认为,复杂的行为,特别是 社会行为,如果受到基因的影响的话,也必定是多种基因相互作用的结果。 没有理由怀疑这个论断在一般情况下是成立的,但是现在看来至少存在着 例外。一个基因就可以简简单单地决定了一种复杂社会行为的差异。在人 类社会中是否也存在这种情形,难以确认,但其可能性已无法排除了。基 因对社会行为的影响,也许要比我们以前设想的要简单和直接得多。 2001.12.2. ———————————————— 【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】