生命信息遺傳學（一）?《上》

轉載

生命信息遺傳學（一）

康健 研究員(2004年度中國傑出管理科學研究者)

（註：本文在昆明召開的中國生命信息學專委會成立大會上創立並發表。2002年5月作者獲准參加由德國TSB、德國艾利斯醫學院在德國柏林舉辦的「第四屆國際醫學新技術交流大會」，受邀作大會發言。會後本文被編入《國際醫學新技術優秀論文經典》一書中，由國際出版社公開出版發行。2002年12月，本文再次由香港出版社主辦的《世界衛生雜誌》發表。）

認知神經學家認為，人們僅在5％左右的認知活動中是有意識的，因此我們大多數的決定、行動、情緒和行為都取決於超出意識之外的那95％的大腦活動。無論從心跳、推車購物到決定不傷害一窩小動物，我們靠的是一種名叫「適應性無意識」的東西，它是大腦認識這個我們的精神和肉體都必須與之交流的世界的方式。適應性無意識讓我們能駕車轉過一個街角，而無需用複雜的計算來找出精確的轉彎角度，汽車速度和駕駛半徑。

對個人還是對醫療界來說，對人類無意識的初步了解都意義深遠。很久之前弗洛伊德就讓世界認識到我們的所作所為取決於神秘的記憶和情感力量，如今人們重新開始探索思維和頭腦的深度。威斯康星大學神經學家保羅·惠蘭說：「我們每時每刻的行動大部分都是無意識的。如果每件事都處於意識的前沿，生活就會是一片混亂。我們當中大多數人都願意接受這種觀點：我們通過在某個遙不可及的地方進行的思維，對事物做出判斷。但如今科學家們找到了這些思維過程的神經連接，它們位於大腦中從來不曾受到重視的部位，這些部位與其他部位聯絡，引發神經傳遞，並導致我們的行為。愛莫里大學心理和行為科學系的教授柯林頓·基爾茨說：「你的任何行為、思想、意識和無意識、日常活動，無不具有神經編碼，我們最大的挑戰就是找出如何研究並解開這些編碼(70)。

生命的基本特徵是以遺傳作為維繫紐帶的個體發育與種群進化的世代遞進。而支配和聯接這些基本特徵的要素則是遺傳信息，它將漫長的進化過程完整地記錄在DNA序列的信息文庫之中，以後再通過信息中心法則在不同水平上調控與表達的交互作用中展開生命的歷程。生物學的發展，使人們形成一個基本的共識：生命運動形態中信息與支撐信息運動的物質（即生物大分子）的生化過程與物理作用對理解生命的本質是極其重要的，這裡可能集中了生命的基本奧秘。為了探索生命的奧秘，人類在第二次世界大戰後的和平發展時期至20世紀80年代，逐步發現人類自身面臨許多生存難題，如癌症、艾滋病以及其它在分子水平上的遺傳性疾病，連同人口增長、糧食、環境污染等一系列重大的與生物科學有關的問題，促使人類科學前進的視線聚集在生物科學這一焦點上。在20世紀80年代末，美國國立衛生研究院（NIH）率先部署了《人類基因組作圖和測序》的重大科學行動。這個巨大原科學計劃也引起了全世界，包括中國在內的科學家熱烈與友好的響應，預計在21世紀初，一本用四個字母AGCT寫成的、長達數百萬頁的「天書」，將呈現在世界科學家面前。人類如何讀懂我們自身的生命的教科書。生命的奧秘記錄在DNA信息檔案中，遺傳是對高等生物雙親的信息檔案做主的相似混寫，發育是根據混寫好的檔案作調控表達生成個體，最後進化則是物種群信息檔案的集合或系綜在時間軸上有方向的變化和演進。遺傳、發育、進化三者統一在信息與支撐信息運動的生物分子的生化過程水平上，來回答生命的基本規律。 1953年2月28日，兩個自以為是的年輕的科學家——時年25歲的詹姆斯·沃森和34歲的弗朗西斯·克里克在英國劍橋大學一間昏暗的實驗室里發現了脫氧核糖核酸（DNA）的結構以後，DNA這種優雅鮮活的線條於是便成為現代遺傳學和生物進化的基礎。他們的研究表明，創造和維持一個人的生命需要10萬億個細胞，而每一個細胞都有一個DNA鏈，展開足有1.82米長，如果將10萬億個DNA鏈首尾相連，就能橫跨太陽系，生命的存在的確是一件了不起的事情。2001年10月8日，英國和美國的三位科學家哈特韋爾、納斯和亨特因為在細胞分裂方面的發現獲得本年度的諾貝爾醫學獎，哈特韋爾在過去的研究中共找出了100多種具體控制單個細胞生長、複製染色體、核實複製、然後分裂並留下兩個「子」細胞重新開始這個循環過程的四個階段的基因。生命基本單位這種看似單調的工作是通過無數複雜的過程進行的，而且每一個過程必須銜接得天衣無縫，才能確保下一階段正常進行，子細胞則完全是母細胞的健康複製品。其中一種恰如其分的命名為「起始」的基因發動細胞的這種循環過程。哈特韋爾還做出了一項重大的理論貢獻，即「邊防檢查站」理論。根據這種理論，細胞的這種循環過程可以受到阻止，以修復DNA細胞受到的損害，防止缺陷傳給子細胞。納斯在哈特韋爾研究成果的基礎上發現了一種叫做CDKI的基因。它所產生的一種蛋白質控制著細胞循環過程的不同階段。亨特發現的這種蛋白質通過輔助分子進行工作（37）。我們知道，理解細胞分裂過程是探索生命繁殖的基礎，生物學家目前主要任務就是揭示生命繁殖的基本過程，雖然完成這項任務遙遙無期，但可以確認的是：一個簡單的細胞分裂要經過如此複雜的過程進行，我們就自然而然的聯想到生命信息，因為從已知的科學研究成果來看，沒有一個設計精細且有效的程序，物質複雜有序的運動也就無從談起。而當生命繁殖過程被揭示出來並用文字敘述時，我們就必然會得到一段美麗而又工整的文字表述，那就是——程序。而CDKI可以起到修復受到損害的DNA細胞，防止缺陷傳給子細胞的重要作用，即——監督檢查程序（防火牆）的設置，則使生命信息程序的運行達到一個高級階段。現在,我們談到生命信息程序的運行，自然而然就會想到生命信息程序的拷貝。從哈特韋爾、納斯和亨特的研究成果中我們不難發現，人體的細胞中所表現出來程序運動過程，與在計算機控制下的程序運行有著驚人的可比性。特別是單細胞離開生命主體後，同樣是遵循著原主體生命運動規律相同的繁殖模式進行，併產生完全相同的結果，更是令生命信息學家吃驚不已。這就是說，這個單細胞拷貝了這個生命主體的生命信息，以此類推，不斷繁殖。這時，我們就必然要引入「生命信息遺傳」的基本概念來解釋這個現象。而當我們將這種「生命信息遺傳」的現象利用活體細胞學的基本概念，使之與大腦即——意識連接起來時，就會將我們對生命運動的認識提高到一個新的水平。

我們可以設想你是大衛·貝克漢姆.你全身心地練習足球技巧,努力保持體形,吃健康食品,還擁有富裕成功,志得意滿的人生。在設想你獲得的一切都通過基因傳給了你的孩子,因此他們只需要最小的努力就能分享你的成功.很可能有一些基因可以賦予貝克漢姆的孩子某些足球天分,但沒有捷徑可以把貝克漢姆為運動生涯付出的努力傳給後代。但如果這也是某種可以傳續的」習得特性」會怎樣呢?這種想法出現於19世紀,首先是由法國科學家讓--巴蒂斯特·拉馬克提出的。1953年,DNA的發現為拉馬克的進化理論敲響了喪鐘,這種複雜的分子以方便的形式攜帶生命密碼,似乎證明了只有基因特性---例如眼睛的顏色---能夠遺傳給後代。對基因學家而言,父母和祖父母只具有傳遞基因的意義,他們的生活經歷是無關緊要的。但現在另一群科學家提出了令人信服的證據,指出遺傳可能不像傳統遺傳學家所說的那樣一成不變,這種理論被稱為「表觀基因組學」。基因學家奈傑爾·佩特森解釋說:「表觀基因組學」是指在遺傳的時候,基因具有對『事件』的記憶。你經歷的一件事可能被記錄下來,傳遞四五代人之久,甚至更長時間。表觀基因組學是研究信息如何在沒有編入DNA序列的情況下，從一個細胞傳遞給後代細胞。表觀基因組學的研究者現在會很興奮，因為有實驗表明表觀基因影響竟然能夠延續數代。愛丁堡大學的喬納森·賽克勒博士是壓力激素皮質醇的臨床和科學研究專家，2005年初，他發現如果懷孕期的大鼠受到壓力的跡象―――高血壓、糖尿病或焦慮行為。這是「母親影響」的一個例子，子宮環境會影響後代。「母親影響是否與表觀基因因素有關還不確定。林賽克勒感興趣的是接下來的後代也出現了與他們祖母同樣的表現―――但他們從未以任何形式經歷過的那些壓力。更不同尋常的是，如果感到壓力的雌性大鼠與正常雄性大鼠交配，這些雌性大鼠生下來的後代也會出現異常壓力表現。賽克勒重複了這個試驗，結果仍然相同。早先的人類研究也顯示了多代人之間表觀基因遺傳的跡象。瑞典醫生拉爾斯·奧拉夫·比格倫發現，如果祖父在童年曾營養不良，孫子或外孫的壽命會比較長，但對孫女或外孫女則沒有任何影響。這意味著表觀基因的傳遞機制在兩性內是不同的。這些研究甚至表明，祖父母一生中進食的時間也對孫輩有影響。表觀基因學已經顛覆了人類基因組測序將解答所有人類遺傳問題的說法。佩特森說：「表觀基因改變意義重大。他們可能給進化增加新的元素，令其對人工刺激作出反應，這完全悖逆了傳統基因學。突然之間，一種外界環境會令數代個體出現改變。但我們還不知道可能引發表觀基因反應的因素是什麼。」看起來，我們留給子孫後代的遺產比我們想像的要多（77）。

現代醫學研究發現，人類大腦中分為極端相反的兩個部分：一部分是左腦的理智，另一部分則為右腦的任性。左腦壓制右腦，便是理智至上的結果；人如果犯錯，或做出些膽大妄為的事，便是理智未能徹底壓制任性的原因。科學家還發現，人腦的左半球有閱讀、書寫、說話和計算的能力，右半球則有立體視覺、圖形識別、音樂和全面推理能力。左腦排列加工信息，右腦宜同步傳輸一些情報。左腦串列運作，右腦則並行運作。左腦好似數字電腦，右腦則如模擬電腦。左腦的語言才華是進化史上的輝煌頂點，而右腦的直覺則是人類遠祖洞悉未知宇宙的必須感官。人類的歷史，實際上就是左右腦的制約平衡過程，也就是理智同任性片刻不休的鬥爭。而從功能的劃分上來看，左腦是學習腦，右腦是儲存器，她所儲存的信息一部分來源於客觀現實，而另一部分則來源於遠祖信息的遺傳，她是我們人類進化不斷呈螺旋形上升的必要保證，儘管人類對此遺傳信息的認識還非常有限，但我們仍然時時刻刻的感覺到她的存在，並賦予她一個概念上非常模糊，但表述上又十分清楚的名稱，那就是—本能。什麼是本能？幾百年以來，無數的科學家對此進行了堅持不懈的探索，但大都陷入絕對唯心主義的泥潭，難以自拔。使得探索人類右腦功能的工作不僅陷於停頓，甚至成為政治鬥爭的犧牲品。然而，自基因科學誕生並在世界上蓬勃發展以來，人類終於有條件衝破認識的禁區，去探索人類右腦中儲存遺傳信息的奧秘。

中科院院士王梓坤教授在「生命信息遺傳中的若干數學問題」的報告中指出：「我們生下來，我們的父母就給了我們這部四個字，三十億個鹼基對組成的一部天書。不管我們願意不願意，我們一生下來就帶著這一部相當於三千部《紅樓夢》的天書。」 王梓坤教授人提出數學和遺傳學的幾種關係： （一）、概率統計方法：　　用數學方法多少可以幫助我們發現是否患有結腸癌，因為結腸癌和APC這個基因的變異有關係，它在第五條染色體上面。我們可以通過概率統計方法，找出一個患結腸癌的臨界點，比如說是「T0=1%」，如果一個人到醫院去檢查，如果發現他的「T0」大於1%，就說明他有異常了，也就是說他患結腸癌的可能性比較大了。隨機徘徊：　　利用隨機徘徊可以發現鹼基有一種相關，叫做長程相關。做一個比喻就是，我和我的兒子，是父子關係，這是一種短程相關。如果說我和我的一百代有什麼關係，那就是「長程相關」了。隨機覆蓋：　　我們假定把染色體上定一些隨機點，可以定為P，許多P點就可以用隨機覆蓋方法解決。 （二）、幾何學和拓撲學的方法：　　蛋白質是蜷縮、纏繞在一起的，並不是展開的，用拓撲學和幾何學的方程就可以對它們進行展開研究。DNA有一級，二級，三級結構，它的排列次序就是一級結構，雙螺旋結構是二級結構。三級結構則是兩個梯子終點的連線，也構成一個曲線。蛋白質也有三級結構，它有一個公共特徵，就是它的整體和它的局部相似，有自相似性質。蛋白質是纏繞的、彎曲的，因此，就要用纏繞，彎曲的理論來研究它。數理語言學和密碼學的方法：　　我們學英語、漢語都有語法，有人發現「廢品DNA」和人的語言有相似的地方。廢品DNA有很多冗餘的地方，人的語言也有很多冗餘度，就是重複，就像老人對出遠門的孩子講：「你一定要多穿衣服，你一定要多穿衣服……」，第一句是必要的，後邊就是冗餘。因此，可以以此為線索，研究遺傳的「語法」。　　極值方法：　　有的科學家相信，大自然是「最經濟」的，他就根據這麼一個信念，認為蛋白質的天然構嚮應當是取能量最低態，因此，就會有極大和極小的問題。但是這裡的變數很多，又是非線性函數，因此解決這樣的問題是很複雜的。王梓坤教授還提出基因突變引起癌症及遺傳疾病的關係： 1、鹼基自泛：就是鹼基的排列亂了，本來應當在A和G的位置上，或C或G搞錯了；還有是或者是缺失了、或者是重複了，或者是倒置了，本來是A、G、C現在搞成C、G、A了，搞倒了，都會引起癌變。 2、腫瘤是多種基因按一定次序發生變化的結果，因為不是一個基因的變化就會引起腫瘤的。人的身體里有致癌基因，但是也有抑癌基因，P53就是阻止別的細胞發生癌變的，這樣的細胞有好幾個，有的人膽固醇高，有的人膽固醇低。這和A42有關係，有人一天吃多少雞蛋都沒事，可是沒有A42，或是這個基因不正常的人，吃一點雞蛋就不行。膽固醇馬上就上去（80）。

從基因研究最新理論研究結果來看，基因治療的基本原理就來源於人類對自身遺傳機制的了解。基因作為機體內的遺傳單位，不僅可以決定我們的相貌、高矮、而且它的異常變化將會不可避免地導致各種疾病。某些缺陷基因可能會遺傳給他們（或者她們的）後代，例如血友病，而有些則不能。簡而言之，用基因治病就叫基因治療（gene therapy）。但必須指出，所謂用基因治病，實際上指的是把功能基因導入病人體內使之表達，並因表達產物－蛋白質發揮了功能使疾病得以治療。因此，功能基因在體內是否正確地表達則是疾病能否被治癒的關鍵之所在。1999年10月，由美、日、英三國科學家組成的研究小組破譯了人體第22對染色體的遺傳密碼，即找出了這對染色體上所有鹼基對的位置。人體共有23對染色體，鹼基對的總數多達30億個，第22對染色體是其中最小的一對，上面共有大約6000萬個鹼基對，據認為第22對染色體上存在有與神經纖維瘤等遺傳性疾病有關的基因，破譯出它的遺傳密碼將有助於找到一些遺傳性疾病的治療方法。破譯出人體一對染色體上的全部遺傳密碼，這在世界上還是第一次^[１０５]。這使人類在了解自己生命信息遺傳的秘密，更正人類原有錯誤的觀點終於有了可能。但這僅僅是邁開了人類生命信息遺傳學的第一步，也就是說人們現在所認識的基因僅僅是遺傳的一種表象，生命信息的遺傳才是基因的本質。而現在的遺傳學家，往往將基因與生命信息混淆在一起。他們認為：人類的遺傳信息的結構特徵和變化規律決定了人類的健康，DNA是遺傳信息的載體，遺傳信息的編碼在DNA分子的核苷酸序列中（而核苷酸序列能作為信息嗎？），DNA指導蛋白質的合成，控制著細胞的代謝、增殖和分化。DNA序列中所蘊藏的遺傳信息，經過轉錄和翻譯，實現信息傳遞和指導蛋白質合成，這一過程稱為基因表達。而所謂的轉錄是指以DNA雙鏈為模板，ATP、CTP、GTP、UT做為前體RNA，在RNA聚合酶催化下，按鹼基互補方式合成RNA單鏈的過程。翻譯是指rnRNA轉移成氨基酸序列的過程；DNA的複製就是DNA的合成過程，通過DNA複製把儲存的遺傳信息隨著細胞的分裂傳遞給子細胞。即使是目前熱門的基因序列的測試，也不外乎是採用把DNA分解成一個個片段，每次分解出一個或幾個鹼基對；或者是用酶以每次複製一個鹼基對的速度複製DNA片段的兩種方法。以往的慣例做法是使每個複製的DNA片段都具有放射性，並在兩個玻璃板中間的塑料薄片中通過「電泳」的方法分解DNA片段，然後把兩個玻璃板分開，在塑料膠片表面放上一節膠捲。根據沖洗後的膠捲顯示的頻譜帶情況就可以解讀出DNA序列的一個物質表現過程。今天，許多實驗室對DNA進行熒游標記，並用機器根據放射頻譜檢測出某種特定的鹼基對。2001年2月15日和16日，英國《自然》雜誌與《科學》雜誌相繼發表了關於人類基因組的長篇研究報告。《自然》雜誌發表的是由人類基因組計劃(HGP)六國科學家共同完成的研究成果，《科學》雜誌發表的是由塞萊拉公司的研究人員用不同的測序方法得到的結果。其中有一項內容引起了公眾和媒體的廣泛關注，人類基因不是原來預計的8萬至10萬個，而是只有3.5萬個左右(這是人類基因組計劃估計的數量，塞萊拉公司的估計數為3萬個)。法國國家基因測序中心的研究人員休格爾·克羅利爾將人類的DNA序列與淡水河豚的DNA序列進行比較後認為，人的基因只有3萬個，精確的估計是在27700至34300個之間。這兩位研究人員還用果蠅、線蟲為旁證。已知果蠅和線蟲大約有1.5萬個基因，而人類的基因數量可能是它們的4倍，約6萬個。但在長期的進化中人類可能還會丟失一些無用的基因，因而可能是3至4萬個。人類基因組計劃首席科學家柯林斯認為，人類基因數比預計的少得多說明，人類在使用基因上很節約，與其它物種相比更高效。與過去一個基因編碼一種蛋白的假設相比，看來每個基因平均負責製造三種蛋白。人類不是靠自我開發新基因來獲取新功能，而是通過重新編碼或擴充已有的可靠資源來達到創新的目的。塞萊拉公司的首席科學家文特爾認為，人類基因數比預計的少得多表明，它改變了科學家原來的一種基因與一種疾病有關的觀念。今後用於診斷疾病的基因檢測將被蛋白質檢測代替，因為後者更為精確。美國《科學》雜誌高級指導編輯Barbara認為，「現在科學研究的挑戰是，停止一次只考慮一個基因的習慣，開始試圖把集合作為一個複雜的系統來一起考慮，思考這麼少的基因如何能生成一個果蠅或一個人。現行的研究應該進一步調查重複DNA的功能、基因表達的調節、蛋白質的相互作用、信號、環境的影響以及其它導致一個生物體的複雜性的機制。中國國家人類基因組北方研究中心研究員姚志建說，人類基因比原來估計的少說明，人類的基因可能更有效一些，因為人的性狀比果蠅要先進複雜得多。中國科學院遺傳所張猛博士也認為，人類基因比預想的少說明生命科學是最複雜的科學，非線性很強。簡言之，基因數目的多少並不一定決定生物的複雜性和進化程度的高低，而決定生物複雜性的根本原因在於，基因是如何表達和被管理的。例如黑猩猩的基因只與人類的基因有2％的差別，但兩者的差距卻是天壤之別，關鍵就在於基因的表達和管理。但無論他們的表述方式有何不同，終歸於一點，那就是人類的基因在使用上很節約，與其他物種相比更高效，表達能力更強。我們是否可以這樣下一個定論，所謂的表達能力就是指信息的輸出呢？因為對相同的生命體而言，體積同樣大小的物質卻表現出不同能力的差異，就只能在信息的儲存與輸出上表現出來。它所揭示的問題，將遠比基因排序的工作要複雜，要有意義得多。科學家們發現，基因組的三分之一以上（35.3%）包含有重複的序列，這意味著對這些所謂的「垃圾（junk）DNA」應該更進一步地進行研究。實際上，19號染色體中有57%的重複。除了重複的部分之外，《科學》雜誌發表的論文還確定了210萬個基因序列的怪物或變異。科學家已經證實，在正常情況下，基因中含有一些編碼蛋白片段的短重複DNA序列。如果這些序列一再重複，就會引起蛋白畸形，並在大腦細胞或神經細胞中形成阻礙，成為細胞的垃圾。眾所周知的亨廷頓病就是因為基因里有一個三鹼基重複的片段（CAG）引起的。在這些神經系統病人中常出現的CAG序列本是編碼谷醯胺的，正常情況下，重複出現的谷醯胺能夠幫助蛋白質形成摺疊。但這種重複無限制發展下去（有些情況下達到10到20個，也有的達到50個或100個）時，產生的畸形蛋白就會對細胞產生毀滅性的破壞，這些畸形蛋白阻礙了其它蛋白質的調節作用，或與其它分子互相影響起作用。以上實驗說明，基因的擴增是一些神經疾病產生的根本原因，但僅僅用基因物質片段的組合來解釋這一病理過程是不準確的，因為在一般的情況下，物質數量組合的增多，並不會引起物質屬性上的變化，也就是說一加一的作用等於二，但對於信息的組合來說，則有可能是一加一等於三，甚至更多，或者乾脆等於零或負值。體現出的是一種非線性變化。2001年5月，美國愛荷華州精神病遺傳學家Thomas Wassink研究人員在上百個家庭的DNA中找到一個可能與自閉症（autism）有關的基因。在胎兒神經系統發育的過程中，這個基因的突變可能導致嚴重的語言障礙。他們在對雙胞胎的研究表明，在自閉症中基因起關鍵作用。不是一個基因，而是多達15個基因相互作用產生這些癥狀：包括語言表達能力差、情緒不能自控和重複行為。Wassink和同事們研究了135個自閉症病人和他們的家族中WNT2突變的情況。在基因的編碼區找到兩個突變位點。這些突變只出現在患自閉症的兒童中，而他們正常的兄弟姐妹則沒有這些突變。但這些突變只出現在兩個家庭。所以Wassink拓寬了研究範圍：WNT2兩側的調控區。他找到一個突變位點，在自閉症兒童中出現頻率高於常人50%。Rochester大學醫學中心的Patricia Rodier認為在自閉症患者中找到WNT2突變是合乎邏輯的，因為這個基因影響大腦發育（32）。現在，專家們也普遍認為，隨著DNA測序工作的初步完成，生命科學已開始步入後基因組時代。對生物功能的主要承擔者蛋白質的研究將成為生命科學的主要內容，因為細胞內的很多功能和現象很難在基因組水平上得到反映。其實，所謂的後基因時代，就是指生命信息時代。我們已經知道，信息不是物質的，因此，只要是物質的就必然不是信息。根據這一推論，無論基因的片段是多麼的小，以至於基因的核苷酸序列只有在高倍數的顯微鏡下才能被看見，但由於是可見的、就必然是物質的，所以基因的核苷酸序列就不能被稱作信息。只能被稱為信息的載體。而對於一個失效的基因，無論基因學家在移植的過程中如何努力，都不能使其正確的表達，其根本原因就在於基因內部的信息已經丟失，或者處於無序的狀態，這就好比是一個計算機的晶元，它裡面沒有拷貝軟體（也就是信息），因此，無論這個晶元插在哪裡，它只有儲存信息的功能，而無輸出程序的能力。

我們知道，後天與遺傳之間的劃分是一個廣闊的研究領域。和試圖藉助日益先進的技術開闢一條道路。生物分子試驗就是諸多先進技術中的一項，它旨在研究表現在具體行為中的「本能」的級別。2005年在美國的羅切斯特大學的醫學中心進行了一項實驗，研究小組嘗試使幾隻尚未出生的老鼠幼體的感應基因TR4失去效力，以便觀察會發生什麼事情，而這種基因的作用尚未知。結果是大多數老鼠在出生前就死亡了。僅存的幾個存活體的體型比正常情況要小。其中可生育的雌性老鼠對養育子女完全失去了興趣：它們既不建造巢穴，也不照顧子女，因此幼子在兩天內夭折了。研究者們由此推斷，母性行為是銘刻在基因中的，這是一種明顯的先天優勢（73）。

在生活中，人們常說，人類的能力是無限的。一個人只要努力就沒有辦不到的事情，就沒有實現不了的理想。另一方面，又有人認為：「有其父必有其子，雞窩裡飛不出金鳳凰」。由於血統遺傳，一個人從來到人世那一天起就已註定要受到限制。這兩種觀點經常引起爭論。基因排序顯示，人類在99.9％的程度上是一樣的。然而，那0.1％的差異不能不引起我們的重視。我們既不能誇大它存在的價值，也不能忽視這微小差別所具有的特殊意義。因為這是表明種族之間在不同生存環境下適應能力有所差異的科學依據，是不以人類的主觀意識而改變的一個客觀事實。許多實驗證明，人類的體能及其發展的可能性決不是無限的。基因上沒有寫的事是無法做到的。人的身體有100兆細胞，每一個細胞都有一套完整的DNA，分布在23對染色體中。每個細胞的DNA由30億個核酸構成，這其中只有3％是工作基因。工作基因的總數據估計有8萬個。科學家目前的任務就是要找出人體機能的某一特定行為是由30億中的哪一個控制。目前有人認為，在人類的基因中，正在開啟的部分只有5％，頂多10％而已，其餘的部分都處於睡眠狀態。一般來說，越是高等的動物，基因閉合的部分就越多，人類則似乎是閉合最多的。因此，雖說是有限的，但是這種有限與我們所想像的限度有著極大的差別。首先，任何事情都是有可能性的。之所以沒有必要去考慮它的最大限度，就是因為基因上所寫的信息量是遠遠超出人類的想像。例如，奧運會的百米賽跑，人類的極限是大約十秒左右，如果從「人類的能力是無限的」這一角度來看的話，可以逐漸縮短到八秒、七秒，或許用不了多長時間，便可創造出一秒的記錄來。但是，這種事是絕對不會發生的。因為我們的基因信息中沒有記載這個內容。一般的人無法像卡爾·劉易斯跑的那麼快，是因為沒有那樣的能力。也可以解釋為該能力還處於睡眠狀態即關閉狀態。普通的人，假設在被獅子、豹追趕時，有可能會產生緊急情況下的超能力，以百米十秒飛快的速度逃跑，這也許是個很特殊的例子。但是它也同樣可以證明，無論什麼能力，每個人都可以一樣擁有。但這仍然有差異，因為非洲人現在仍然生活在大草原上，仍然處在被野獸追逐的環境中，歐洲人幾百年前就進入了工業化社會，亞洲人從原始森林中走進平原務農的歷史就更為悠久。因此非洲人細胞中控制高速奔跑基因中生命信息的保存顯然比後兩者都要好，具體的表現為骨骼、肌肉纖維的構成更適宜於賽跑，無論是美國的劉易斯、還是加拿大的約翰遜，創百米世界紀錄的幾乎全都來自非洲黑人或者是他們的後裔，歐洲白種人無論訓練的技術手段多麼先進，也只能望其頸背而感嘆，而亞洲人連其頸背都沒有資格去望，甚至連想的勇氣都沒有。生命信息的遺傳對體育運動員來說非常重要，在1984年的因斯布魯克冬季奧林匹克運動會上，芬蘭運動員埃羅·門蒂蘭塔在越野滑雪比賽中奪得兩塊金牌。儘管他接受的訓練與其隊友和競爭對手相比並沒有很大的區別，但是門蒂蘭塔卻擁有一個明顯的優勢：他出生時體內就已經存在一種可以使其血液中的紅細胞數比正常人多25％到50％的基因突變。因為這些紅細胞可以將氧氣從肺部運送到身體各處的組織中去，所以門蒂蘭塔的肌肉可以獲得更多的有氧運動所需的氧氣，使他的滑雪速度更快，耐力也更持久^[１０６]。2000年悉尼奧運會開幕前，人們就已經知道誰能進入男子100米和200米決賽：他們大部分肯定是黑人，西非人後裔。女子100米、200米以及400米的比賽也會是同樣的情況。長跑項目的獎牌無疑將被東非的肯亞人和衣索比亞人摘走，1500米的奪標熱門人物將是一名摩洛哥人。凡對田徑有點興趣的人，都會覺得這是毫無疑問的事。田徑運動員的情況就是如此。而相比之下，從來就沒有一個美國黑人獲得參加奧運會游泳或跳水項目比賽的資格，他們也從沒有在滑冰運動中有過出色的的表現。科學研究表明，這是基因佔有優勢的一種表現，研究人員從1928年以後的多項研究記錄中發現，西非裔黑人通常具有以下生理特點：[1]、胳膊和腿部的皮下脂肪較少，肩膀較寬，骨四頭肌比較結實，肌肉組織更加發達；[2]、肺腔比較小；[3]、重心更低；髖部更窄，腿部更輕；[4]、體節的伸展範圍更大；[5]膝蓋骨肌腱的反射速度更快；[6]、身體的密度更大，可能是他們骨骼中礦物質密度更大、骨骼更重的緣故；[7]、體內睾丸酮含量（３％到９％）有利於促進合成代謝，增加肌肉，減少脂肪，使力量更大，動作收得更快；[8]、快速收縮的肌纖維和純厭氧酶的比例更高，能夠產生更強的爆發力。上述特點使他們在從事橄欖球、籃球和短跑這類不大需要氧氣的厭氧項目時具有很大的優勢。可是在游泳或耐力項目上，這些又成了他們的劣勢。與其相反，東非人的身體特點使他們更擅長耐力項目：他們的身體更輕，能夠分泌更多製造能量的酶，更容易吸進氧氣，因此不易疲勞，他們的肺活量也更大。馬格里布人也像東非人一樣適合中長跑項目。創造馬拉松世界新記錄的就是美籍摩洛哥人哈立德·哈努什。在這個過程中，研究人員強調了訓練的重要性，印地安納大學研究員加里·塞勒斯認為：「如果沒有高強度的訓練和有利的競爭環境來充分發揮這些特點，那麼，這些優勢也就沒有什麼意義。」因為，百米成績10秒以內的運動員和短跑項目的世界紀錄保持者當中，沒有一人是在非洲接受的訓練。要想達到莫里斯·格林和卡爾劉易斯的水平，非得用美國方式培養不可^{［１０７］}。這種看似合理，但又自相矛盾的解釋實際上是在說：你看，儘管我們美國人種並不優秀，但優秀的運動員卻是由我們培養出來的。其實，驢子生不出馬，小麥的種子長不出大米，馬與驢子的雜交只能生出有生理缺陷的騾子，所以能夠跑出百米世界記錄的原因，主要在於非洲人種優秀的生命信息的遺傳，而美國方式的培養，則可以較好地恢復這些非洲人的原始能力，加里·塞勒斯的解釋，只不過是在某種程度上滿足了美國人傲慢的虛榮心而已，不足以說明問題。而從更深的層次來說，肯亞長跑選手之所以取得好成績，不僅僅是由於身處高山地勢，可使身體內部形成更多的運送氧氣的紅血球。因為也有人提出，那些也能在相似高原訓練的秘魯和尼泊爾的長跑選手，為什麼至今未創出佳績？其實，真正的原因在於他們的祖先從很早的時候起，在環境的逼迫下就開始了長跑的訓練。因為僅南迪人就囊括了肯亞半數奧運競賽獎牌，而這一族人在幾百年前，是以搶奪牲畜和能夠持續地在高地中快速奔跑而聞名。在生活中我們常常會以為自己獲得了後天的能力。其實，那是以往一直潛藏在體內的能力表面化了而已。比如說，讓習慣以米飯為主食的孩子吃麵包，剛開始孩子可能會嘔氣不肯吃，但如果不予理睬，繼續拿麵包給他吃，他就會主動吃起來，而且同樣也可以發育成長。實際上，如果在遇到極為惡劣的環境時，突然給孩子吃雜糧、野草，雖不至於在短期內讓孩子愛吃，但也不至於會將孩子餓死，因為我們人類吃這種玩意已不知多少萬年了，我們的體內早就保存有如何消化這種食物一整套的機能與本領，而且經常的啟動這套系統，對人類的進化和保存這種應付困難的能力是有好處的。當然，如果讓我們人類也像老母雞那樣去啄食石頭，那可就大事不好了，因為我們人類的基因中沒有儲存如何處理、消化這些硬物的生命信息，那當然要大禍臨頭了。中國人民的偉大領袖毛澤東曾經說過：「人的正確思想是從哪裡來的？是從天上掉下來的嗎？不是？是自己頭腦里固有的嗎？不是。人的正確思想，只能從社會實踐中來。只能從社會的生產鬥爭，階級鬥爭和科學實驗這三項實踐中來。」這是一個腳踏實地的從中國農村中走出來的知識分子，對中國社會中樸素的唯物主義一個科學的總結，我們知道，人類的嬰孩在赤手空拳地來到這個世界時，除了吸允的本能外幾乎是一無所有，但是在他後天的生長過程中，可以獲得幾乎是無限的技能。然而儘管人類可以通過意識的中介，走上一條跟動物完全不同的道路。但對於達爾文來說，他仍然堅信：「物種絕對不是上帝單獨分別創造出來的，而是由一個原形演化而來的，人自然也不例外。在種種心理能力上，人和低於人的動物之間，儘管在程度上有著極其巨大的差別，但在性質上卻是相同的。程度上的差別，無論多大，不能構成一個理由，使我們把人列入一個截然分明的界，或是他自成一界。」有著「達爾文的鬥犬」之稱的進化論者赫胥黎指出：「人和黑猩猩或猩猩之間的差別，要比後二者和甚至各種猴子之間的差別還要少，而黑猩猩的腦子和人腦之間的差別，比起前者和狐猴的腦子來，幾乎是微小的沒有多大意義可言。」達爾文完全贊同這一觀點。確實，達爾文進化理論的出現是對當時的基督教神學一個極為沉重地打擊。但是達爾文仍然沒有解決人類在特殊進化過程中所出現的一些問題。從達爾文「進化論」中所表述純物質科學的角度來講，人就是動物，一點看不出優秀在何處。因為構成人類的基本蛋白體和全世界的動物都一致，人類身體各部位功能的設計也與一般動物沒有什麼兩樣。可是，多年來許多科學實驗的結果表明，僅僅從人腦與動物腦的大小來區別人與動物之間的差別是沒有意義的。雖然人腦的重量在1300克左右，但這並不能說明任何問題，形體較大的動物相對的腦的重量也大，比如，大象的腦重量為4000克左右，鯨魚的腦重量是7000克左右。後來人們又發明了用腦與身體重量之比的方法來證明人比動物優秀，但事實證明，這個方法也是行不通的，看以下數據就明白了，人是1：38左右，鯨魚是1：2500左右，大象是1：500左右，猩猩是1：100左右，似乎人占的優勢較大，然而，白鼠是1：28，長臂猿是1：28，麻雀是1：34，不論哪一個，都比人優秀得多。隨著人類腦科學的進一步發展，人類似乎終於發現了自己大腦的優秀之處，那就是人的大腦溝回多，故而聰明。人的大腦左右半球表面展開來的面積大約有2250平方厘米，就相當於一張報紙那麼大，而老鼠和兔子的腦表面都比較平坦。這好像挺有道理的！可是，沒過多久，科學家在無意之中發現，海洋中海豚的大腦溝回一點不比人少，甚至比人還要多。如果僅按大腦溝回的多少，來評選地球動物的優秀者的話，我相信，其結果一定不是人類，而是某一種意想不到的動物。還有的人認為，人的腦細胞比其它動物的腦細胞多，所以人的進化程度要高。可惜的是，事實並不是這樣的。我們取0.001立方毫米的腦細胞數作為比較的基準，我們會發現，人類是10.5，鯨魚是6.8。貓是30.8。老鼠則是105.0，越是體形小的動物，腦細胞的密度也就越大（18）。很顯然，僅僅從生物學（物質）的角度來解釋生物的進化是遠遠不夠的，甚至會導出極其錯誤的結論。只有華萊士正確地看到了人類的起源、進化具有與純粹的生物學過程相比所不具備的特殊性，而這種特殊性正是達爾文所忽略的。華萊士明確地指出，「原始部落里的人們，其大腦體積與高度文明的人不相上下，其實這樣的生活只要有一個體積小得多的大腦就夠了。自然選擇只能為野蠻人奉獻一個略遜於人猿的大腦，但是事實上他卻擁有一個僅略遜於哲學家的大腦。」對於西方民族來說，人有人獨特的尊嚴，絕對不能和動物相提並論，更不必說是從猿猴進化而來的了。這不僅僅是一個科學事實，更重要的是宗教感情問題。我們可以想像，當達爾文跨入這一領域時，需要何等的勇氣和信心。然而，實際上我們人類在許多地方還不如猴子和其它低等動物的事實，達爾文在當時並沒有這個膽量去觸及。這不僅僅是由於宗教方面的壓迫，更重要的是當時科學技術的發展遠遠地跟不上達爾文在「進化論」理論研究中前進的腳步。比如說：草食類動物在剛剛出生落地後很短的時間內就會用四肢奔跑。還會主動地、準確地尋找到母畜的乳頭，吸食乳汁，儘管有人會說，這是草食動物為了避免被肉食性動物捕殺而使種群滅絕、在自然選擇的進化中所產生並擁有的一種本能。但是這種本能（也可以說是直覺）的產生十分令人費解，人是直立行走的高級動物，其兩條腿的前後擺動在人體掌握平衡以後並不是十分複雜的問題，但是人類在嬰兒時期學習走路卻要經歷一個漫長和困難的時期，這不僅僅是一個體能是否提高的問題，更重要的是走路時所採用的技巧即——正確的思想與方法從何而來的問題是無法解決的。然而這個問題對草食動物來說卻變得非常容易，草食動物的體格在剛剛出生時就非常的強壯，我們可以認為是自然選則的結果，可是從剛生下來以後就快速地站立，並運用遠比兩條腿複雜的機械運動原理的奔跑（而不是睡覺）到吸允母乳。這一連串令人眼花繚亂並且極為正確的活動程序卻是在沒有任何同類教授的情況下完成的。我們不禁要問，草食動物這種生下來就有的正確思想是從哪裡來的？是它們從生活實踐中得到的嗎？根本就不是！因為它連一隻食肉動物也沒有見過（如果此時見過的話，它的生命也將就此終結）；是它的同類教會的嗎？也不是，因為大多數的情況下母畜在生小畜時並無其它同類在場。因此我們可以確認，草食動物在剛剛出生時所掌握的具有高度複雜技巧的生存知識只能是從母畜胎中帶來的，這一點是確鑿無疑的，因為我們還可以舉出更多的事實來證明這一點。鯨魚也是哺乳類動物，小鯨魚出生時在波濤洶湧的海洋中尋找巨大的母鯨魚身上的乳頭就猶如海底撈針，但是我們通過鯨魚現在的繁衍興旺中可知，這對鯨魚來說並不是一件困難的事情。可是這種看似輕而易舉的本能，對陸地上的食肉動物特別是人類來說，就完全的不同了。人類從新生命誕生的那一天起，就處在父母親及親友無微不至的細心呵護之下，與自然界的哺乳類動物的幼子相比，我們人類所表現出的脆弱性甚至可以誤使我們懷疑人類不是遵循從低級動物向高級動物進化過程中的產物，而真是什麼亞當、夏娃誕下來的「高級生命」。其實，人類生來就具有的潛能無論是體能還是智力與當前自然界的哺乳類動物相比並不遜色。2002年8月，中國眾多媒體及網站幾乎都不約而同刊登了一條消息：廣西象州裕生村有個半歲的「小超人」。出生3個月就能站在父親的掌中，表演「金雞獨立」，4個月時用雙手提起12公斤重的半桶水，還能用雙腿夾住父親的脖子「倒掛金鉤」，非常可愛。記者採訪時，「小超人」的奶奶說：「梁耀坤剛出生時力氣就非常大，接生阿婆給他洗澡，他一腳踹到阿婆的懷裡，把阿婆嚇了一大跳，說從來沒有接生過力氣這麼大的嬰兒！3個月大時，他爸便總是用手掌抬起他顛來顛去，或是抱著他提水，讓他吊在晒衣服的鐵絲上」。「他的拳頭握得很緊，打人感覺很痛，要是想把他的拳頭搬開，還得費點勁！」

推薦閱讀：