科普 | 《孟德尔妖》：《自私的基因》作者理查德推荐，基因编辑如何挑战自然选择？

《自私的基因》作者理查德·道金斯推荐，基因编辑如何挑战自然选择？

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精华笔记 

地球生命诞生于40亿年前，但是复杂生命的出现并不容易。直到今天，绝大多数生物仍然是细菌等简单生物。为什么复杂生命难以出现？孟德尔妖如何推动生命进化的脚步？这就是《孟德尔妖》一书要解答的核心问题。

本书作者马克·里德利，是牛津大学动物学系教授，同时在牛津和剑桥两所大学担任研究员。里德利师从著名的英国演化生物学家、《自私的基因》的作者理查德·道金斯。道金斯说：“马克·里德利是当今杰出的进化思想家之一，他在书中梳理了一个关于进化的重要问题。”

一、为什么说地球上出现复杂生命非常困难？

1.地球早期生命的进化历程

地球生命出现于40亿年前，但在前20亿年，也就是前一半的时间里，地球生命都停留在最简单的形态之上。最早的生命形态是DNA和RNA分子。直到原核细胞出现，DNA和RNA才披上了外套。原核细胞是指没有成型细胞核的细胞，DNA就裸露在细胞内，最早的原核细胞是古生菌。但是古生菌出现后，在近20亿年的时间内，地球生命几乎没再变复杂了。

2.地球生命长时间处在简单状态的原因

简单的生命更适应“自然选择”。它们能更迅速地复制和繁殖，并且在基因复制的时候，更不容易出错。生物变复杂，就必须把自己的DNA或者RNA变长，但基因复制出错问题会让它们很快出错死掉。基因的数量越多，就越容易在复制中出错。长度更长的DNA会在不断复制中积累更多的错误，最终面目全非了，让生命走入死胡同。

二、地球生命是怎么突破基因复制错误的难题，从简单变复杂的？

1.基因校对与熔毁机制

基因校正机制就是细胞中出现了两大类酶，分别是校对酶和修复酶。校对酶判断复制出来的基因是否正确，如果不正确，修复酶就对复制错误的基因进行修复。基因熔毁机制会告诉那些基因严重错误的细胞，不要继续复制，进行毁灭。基因校对与熔毁的逐步完善成熟，是20亿年前地球生命第一次大进化的重要内因，原核细胞生物进化成了真核细胞生物。

2.有性生殖机制

有性繁殖指的是不同性别的生殖细胞相结合，成为受精卵，再由受精卵发育成为新的个体的生殖方式。在有性生殖中，同一种生物的一雌一雄两个个体虽然可能各有一个不好的基因，但两个个体不好的基因可能不是同一个，那么它们好的基因就有可能配成一套完好的DNA链，遗传给下一代。生物出现性别是大约6亿年前，也正是在这个时候，单细胞生物开始向多细胞生物进化。

3.基因混淆机制

有些个体尽管有一些基因存在缺陷，但它们并不会为物种发展的整体着想，还会拼命地在有性生殖中，把自己的这一份基因传给后代，被称为自私的基因。其中最典型的一种基因叫做刺杀基因，它会杀死配对的好的基因。为了对付自私的基因，生物进化出了基因混淆机制。简单来说，就是把父母双方基因的识别码变得一样，让它们难分彼此。通过这种看似并不复杂的方式，生物成功避免了自私的基因可能造成的破坏。

三、人类是如何解决自身基因复制错误问题？

1.自然选择在人生命早期起到更加关键的作用

从形成受精卵到胚胎的阶段，自然选择仍然会帮助我们过滤掉先天有缺陷的基因。人类的生殖细胞需要经过层层筛选，才能最终发育成婴儿。大量存在基因缺陷的生殖细胞会被过滤掉。使用这种方法，人类保证了婴儿出生时的健康率维持在正常水平。

2.婚姻制度帮助人类减少缺陷基因

在有性生殖的物种中，基因质量更高的个体更容易被选为配偶。类似的过程也发生在我们身上。男性和女性互相选择的条件更加苛刻，各方面优秀的男性和女性往往更容易进入婚姻生活，从而繁育后代，而那些基因有缺陷的人，往往更难进入婚姻，产生后代。

3.未来可以帮助人类减少基因出错的两种基因技术

配子冷冻技术。把人的精子或卵子冷冻起来，在必要时再让它们解冻，繁育后代。对于一个健康人来说，他在年轻时的精子或卵子最为健康。如果把他们年轻时的精子或卵子冷冻，就可以在中年及以后用于生育，这样获得一个健康宝宝的概率更大。

基因治疗技术。主要原理是模仿人体内修复酶的作用，对有问题的基因展开修复。随着人类基因组计划的不断推进，如果科学家能识别出所有的缺陷基因，以及它们所对应的修复酶，再开发相应的修复方法，就能帮助人们治疗各种遗传疾病。

书名：孟德尔妖

作者：[英]马克·里德利

今日主讲：林雨

主讲人简介： 清华大学科学技术哲学硕士，国家图书馆副研究馆员。

主播：石头说话2017

策划编辑：李雪清

总策划：徐苑