編者按：✦

4月12日，全國政協教科衛體委員會“科普走進生活”讀書群舉行線下交流活動，這也是全國政協書院“周周論學”第十一期活動。委員們圍繞“科普中國·生命和基因”開展深入交流，在共讀共學中增進思想共識。

全國政協委員、中國科學院北京基因組研究所副所長張德興受邀作主題講座。為讓更多讀者了解相關知識，本刊摘編了相關講座内容——

在極為浩瀚的宇宙中，地球的與衆不同在于它上面自發地産生出了生命，并緩慢地進化出了智慧生命——人類。

在過去近40億年的時間裡，地球上總共出現過數十億種不同的生物；這些生物不管它們看起來如何不同，但都是由同一個遠古共同祖先演化而來，有着共同、共通之處。

張德興

生命的共同本質

是繁殖後代

”

生命的共同本質是什麼？如果隻找一個共同點，那就是繁殖後代。可以說繁殖後代是生命最核心的本質，而且它們所遵循的簡單邏輯就是盡可能繁殖更多的後代，後代越能繁衍不息則越成功。

那麼，繁殖的本質是什麼？是細胞分裂。像細菌、酵母等單細胞生物，就是通過細胞分裂進行繁殖，簡稱裂殖。而人類等多細胞生物（由多個細胞構成的生物，我們肉眼能看得見的生物基本上都是多細胞生物）的繁殖則是通過特殊的細胞分裂産生生殖細胞，繼而由兩性的生殖細胞融合形成一個全新細胞——受精卵，每個個體都是由這個受精卵不斷分裂發育而來。

如果再繼續追溯，通過細胞分裂而繁殖的本質是什麼？那就是遺傳物質的複制。如果我們把承載着遺傳信息的遺傳物質比作一本編碼生命奧秘的秘笈，那麼細胞分裂中最核心的工作就相當于把這本秘笈抄寫一個副本傳給後代。

以變異為核心的進化

是生命固有特性

”

所有生物的遺傳信息的物質載體（即遺傳物質）都是被稱為脫氧核糖核酸的有機化學大分子。脫氧核糖核酸的英文縮寫是DNA。因此，生物的一切特性歸根結底都是由DNA編碼的。

DNA複制是一個化學過程，通過一系列精确控制的、複雜的有機化學反應實現。但是，任何複雜的化學反應，特别是像DNA複制這類由蛋白質催化的高分子聚合反應，不可能做到100%準确——雖然出錯的概率很低，卻是不可避免的。

因此，DNA在一代代的複制過程中不可避免地會産生錯誤，即發生突變。那麼，這就産生了一個悖論——生物繁殖本來是要把自己的DNA忠實地遺傳給後代，但是繁殖過程的特性決定了DNA在遺傳給後代時必然伴随着改變。

所以說，生物的繁殖過程就是進化的過程，以變異為核心的進化是生命所固有的特性，不可避免。

由此，我們得出一個重要結論：任何形式的生命，必然一代一代地産生DNA突變（或者說基因突變），積累遺傳變異，發生進化。生物進化就是生物在一代代的傳承中發生遺傳改變(可遺傳的變化)的過程。

突變不可避免

為何要阻斷新冠病毒傳播？

”

DNA突變來源于DNA複制過程中産生的錯誤，此外，突變還有其他來源，包括DNA損傷後未能完全修複所引入的錯誤，以及外來遺傳元件幹擾和遺傳重組所産生的DNA結構變化。那些被遺傳到下一代的DNA突變叫做遺傳變異。

DNA突變有如下性質：

①DNA突變是不可避免的，但是發生的速率一般很低（不同生命形式間有差異；比如人類細胞核DNA的突變速率僅是RNA病毒遺傳物質突變速率的十萬分之一到千分之一）。

②突變雖然是随機發生的，但是受物理化學規則和進化曆史的約束，導緻不同類型的突變産生的機會（概率）不一樣。

③多數突變對生物都是有害的，不能遺傳到下一代。

④有利突變極為罕見，即使發生了，由于在群體中的占比極低，也常常被丢失而遺傳不到下一代。

⑤有利突變被遺傳到下一代成為有利變異的重要條件是要麼類似的突變能被不斷地重新産生，要麼産生這個突變的生物個體（或者病毒）能夠快速繁殖大量後代；這就是為了避免危害更大的變異病毒出現，社會一定要盡最大努力限制和阻斷新冠病毒傳播的理論依據。

⑥繁殖的後代數量越多，産生的突變就越多，産生有利突變的機會就越大；對病毒而言，産生對人類危害更大的突變毒株的機會就越大——這是社會一定要盡最大努力限制和阻斷新冠病毒傳播的另一個原因。

遺傳變異是揭示生命奧秘

和生命進化秘密的金鑰匙

”

因為DNA突變的性質，遺傳變異也具有許多特性：

①遺傳到下一代的DNA突變（即遺傳變異）絕大多數都是既不怎麼有害也不怎麼有利的，它們構成了生物的遺傳多樣性，但是其中一些可能會在生存環境發生變化後成為有利變異；這就是遺傳多樣性為什麼非常重要的底層原因。

②遺傳變異記錄了祖先的進化曆史，為我們探究和重建一個物種的進化曆程和環境變化的影響提供了一個極為寶貴的窗口；例如，利用這個特性，我們可以追溯新冠病毒各種變異毒株的産生過程。

③遺傳變異記錄了自共同祖先以來不同物種的分歧過程和适應性進化差别，成為重構生命之樹、解決各種生物學和社會學問題的關鍵依據（有時甚至是唯一依據）；例如，利用這個特性，我們可以推斷新冠病毒的起源。

④遺傳變異在一定程度上（有時是很大程度上）影響了一個生物個體的生理、生活、行為甚至心理活動特征。

總之，遺傳變異是揭示生命奧秘和生命進化秘密的金鑰匙。

0.07%左右的遺傳差異

造成人“生而不同”

”

人與人的很多差異在某種程度上是細微的基因差異即遺傳變異的反映。

平均來看，人與人之間大概存在0.07%左右的遺傳差異，因此，從遺傳和進化的角度講，人人生而不同，這些差異是自然存在，絕大部分不是病理現象。例如：

1.香菜（芫荽）是美味還是惡心？

答案在很大程度上取決于你的一個氣味受體基因（OR6A2)中的一個核苷酸是C還是A。如果是A，香菜就是美味；如果是C，香菜就是惡心之物。

2.牛奶是優質營養品還是麻煩制造者？

如果你攜帶的是那些讓你的乳糖酶在斷奶以後仍然正常表達的突變了的基因，那麼你就可以放心喝牛奶了；相反如果你攜帶的是沒有突變的正常基因，那麼你最好還是避免喝牛奶，那就隻能喝經過發酵的酸奶。

任何生物都可能會攜帶少量隐性有害變異，不過，通常情況下，隻要那份不含突變的基因正常表達就足以維持細胞正常工作。但在有些情況下，例如近親結婚的後代，來自父母的基因都攜帶相同的有害突變，導緻在後代中該基因以純合的狀态存在，它便會産生危害。這是婚姻法禁止近親結婚的科學依據。

還有一些情況是，基因突變的有害性隻在某些特定條件下才會顯現，例如對某些食物或化學物質（如藥物）過敏的情況。

例如，酒精過敏。如果由于基因突變導緻乙醛脫氫酶基因完全失去活性，同時乙醇脫氫酶卻正常表達，那麼飲酒以後酒精會被迅速分解成乙醛，而乙醛不能被降解，則會引起細胞和組織中毒。

基因差别可能

導緻對商品的“差評”

”

了解了關于基因、遺傳和進化的基本知識，我們會更理性，也不容易被忽悠；同時，也能從更深的層次理解為什麼有時候商品确實不可能讓所有人都滿意。

比如，國外某精子庫說他們公司收藏有若幹諾貝爾獲獎者和其他所謂成功人士的精子，使用它進行人工受精可以使你的孩子更容易成為成功者。你信還是不信？

如果我們了解對有性繁殖的生物而言，遺傳的是基因而不是基因型，那麼你就會明白世界上不可能有第二個愛因斯坦，孟子之言“君子之澤，五世而斬”确實能得到現代遺傳學的一定支持，你也就不會相信類似廣告的胡說八道。

再比如，京東有一款枕頭，好評近5000，差評100來個，集中反映說這款枕頭有刺鼻異味。商家回複說他們的商品都經過嚴格檢測，沒有異味。那麼，應該相信誰？買還是不買？

其實，氣味受體基因在個體間常有較大差異。對購買者來說，如果你平常對氣味很敏感，經常聞到别人感覺不到的氣味，那麼在買類似産品時應倍加小心。這種情況下，如果發現産品有令人受不了的氣味，一般來說不是産品質量問題，而是你的基因很特殊。

對商家來說，由于氣味受體基因的高多樣性，你的産品不可能讓所有人都滿意，因此當客戶反映問題時，不宜機械地強調商品經過嚴格檢測，不存在問題。

因此，透徹了解所有基因的突變和變異機制、表達和調控機制、基因産物（例如蛋白質）及産物複合體的結構和功能等，是揭示生命奧秘并利用這些知識推動和服務社會健康發展的重要前提。

例如，癌症等疾病富有DNA變異多樣性，導緻緻病機理複雜多樣。因此，如果能夠預先了解相關情況，就可針對性地實施更為有效的預防和治療（即精準醫療）。

基因不是萬能的

”

但要提醒的是：基因不是一切。

一、在很多情況下，基因提供的隻是“可能性”或者說“潛力”，而把“可能性”或“潛力”變成現實還需要基因以外條件。比如，即使一個個體攜帶讓身材發育高大的基因，如果在關鍵發育階段營養不良，他也不會身材高大。

二、複雜性狀例如性格、行為等通常都是由很多不同的基因交互影響，并且受環境因素（包括社會文化因素）影響很大。因此，關于人類性格、行為等複雜性狀的基因決定論在很多情況下是對現有遺傳學知識的過度解讀或者投機性解讀。

三、在我們的知識尚不系統全面的時候，有時信息越多越容易造成混亂，心理因素的幹擾常常會超越遺傳學事實。因此，是否應該把自己的基因組進行測序，進而了解其中可能存在的健康風險，在當前的知識框架下是個值得深思的問題——它理論上的願景很美好，實際後果卻因人而異、大相徑庭。

四、在一定意義上，文化對人類的影響已經超過遺傳的影響，這個趨勢會越來越明顯，并且帶來在其他生物中以及在人類此前的自然進化曆史中所未曾遇到過的重大挑戰。這種影響已經從人類社會本身溢出，正在深刻影響地球上的所有生命和地球本身。

■ 結束語

生命是矛盾的統一體，繁殖是生命的核心本質，其宗旨是遺傳，其結果是進化。

基因的自然進化造就了萬物和人類，遺傳變異讓每個物種甚至每個個體與衆不同，并在一定程度上定義了我們的生活模式。

但是，基因遺傳不是全部，更不是萬能的，在很多情況下，基因提供的隻是“可能性”或者說“潛力”，環境的影響時刻存在。

數十億年來，自然進化遵循着遺傳學規則，受物理學、化學、數學規則約束，從容而不息地進行着，造就了絢麗壯觀的地球生命世界，并創造出文化現象。自然進化盡管緩慢，但有其成熟的激勵和約束機制。

人類的文化應該還處在發展初期，尤其在激勵和約束規則方面與自然進化相比還相差甚遠；盡管文化創新使人類有能力在短期内、在一定程度上擺脫自然進化的約束，但猶如奔向荒野的脫缰之馬，缺乏規則約束的自由并不一定意味着光明的未來。

（作者系中科院動物研究所研究員、中科院北京基因組研究所副所長）

來源：《人民政協報》（2022年04月21日07版）

作者：全國政協委員 張德興

版面編輯：高志民

新媒體編輯：薛婧

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