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来自过去的恐惧
[英]约翰・斯皮克曼 翻译:张丽娜
①我的一位周姓朋友的妻子周太太特别害怕蜘蛛。每次看见蜘蛛,她都几近歇斯底里的边缘,直到周先生捉到蜘蛛并将它驱逐出公寓。然而细究起来,这种恐惧的产生并
没有特别的理由。她自己这样描述道:“我想这种恐惧来自我的DNA,可能我的祖母经历过与蜘蛛有关的恐怖事情,然后她将这个遗传给了我。”
②这解释很有意思,不过,恐怕绝大多数生物学家会对这个所谓“祖母遗传”的解释不屑一顾,因为这与分子生物学中的中心法则背道而驰。中心法则,是指由DNA编码的遗传信息转录传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译的过程。这一信息流是严格的单向传递。DNA的序列可能发生改变(突变),但这是随机的。因此,周太太对蜘蛛的恐惧遗传自害怕蜘蛛的祖母,这一解释是站不住脚的。迄今为止,人们尚未发现任何机制能实现非随机性的DNA编码突变。
③早在18世纪有人提出一个观点――后天获得性状遗传,即人们可能会遗传祖先们在生活过程中受环境影响而后天获得的性状。此观点得到法国著名博物学家让一巴蒂斯特・拉马克的推崇,因此也被称为“拉马克主义”。这一观点在19世纪极为流行,甚至达尔文也赞同该观点。然而,随着人们对遗传机制的逐渐认识,发现遗传信息是按照DNA―RNA―蛋白质进行传递的,很显然后天获得的性状是不可能遗传的。也有大量证据表明这类遗传不会发生。比如,如果某个人在车祸中不幸失去一条腿,他之后生的孩子不会生来就少一条腿。后天获得的性状(一条腿缺失)不会
反向将信息传递到DNA继而影响该个体的后代。
④可能有人会反驳,上述获得性状没有得到遗传是因为其不具有选择优势。拉马克主义认为获得性状特指有益的性状。如果一个人在车祸中失去一条腿,他的后代出生时也少一条腿没有任何益处。20世纪20年代,科学家们做了许多实验来验证大鼠是不是能获得具有选择优势的性状。其中最著名的一系列实验来自哈佛大学的生物学家威廉姆・麦克杜格尔。麦克杜格尔训练了一批大鼠,然后让其繁育后代,再训练它们的后代并让其继续繁育,这一过程持续了32代,用了整整15年的时间。他发现,接受训练的大鼠的后代学习相同任务的速度比亲代更快,并且随着代数的增加,学习速度越来越快。而且,令人诧异的是,未接受训练的对照组大鼠的学习能力也逐代增强!因此,拉马克主义和获得性状遗传也不成立,这些结果倒是支持了后来出现的中心法则。
⑤基于上述背景,《自然神经科学》杂志发表的一篇文章报道了一些让人震惊的发现。两位来自美国亚特兰大埃默里大学的科学家凯丽・雷斯勒和布里安・迪亚斯研究苯乙酮对小鼠的影响。这种化学物质具有一种特别的气味。他们将雄性小鼠暴露于苯乙酮的气味下,同时对小鼠施以少量但疼痛的电击。小鼠很快就将气味和疼痛联系起来。最后,仅仅是苯乙酮的气味就足以使其战栗。令人吃惊的是,雷斯勒和迪亚斯的实验中受训练小鼠的后代也出现了同样的恐惧特征。当苯乙酮的气味飘到它们的笼子里时,它们居然因恐惧而战栗。
⑥这项研究意义重大,同时也引出大量的问题。特别是这种遗传的机制是什么?怎么可能以如此
戏剧性的形式打破中心法则?研究者发现,因训练导致害怕这种气味的小鼠的大脑中发生了一些变化,与气味感知系统有关。让人费解的是,这一性状为什么会遗传给后代?这一信息怎么可能反向传给DNA?
⑦文章作者认为,真正受到影响的可能是DNA上与某个特定基因是否转录有关的“记号”。这些“记号”可能通过DNA甲基化产生,即增加一个甲基到胞嘧啶或腺嘌呤上。一个特定基因的甲基化程度可能代表了该基因转录的重要性或优先级,胞嘧啶甲基化的增加会降低基因表达。关键在于这一信息可以在不改变DNA序列的前提下传递到DNA上。雷斯勒和迪亚斯发现,苯乙酮敏感小鼠的精子里,苯乙酮气味受体基因上具有比对照组显著减少的甲基化记号。可能,这些甲基化记号的减少暗示该基因在发育过程中需要大量转录。
⑧但是这个解释还有很多问题。或许周太太是对的。可能她的祖母确实经历过与蜘蛛有关的恐怖的事,而这现在被记录在她的DNA里――或者更准确地说,大概是甲基化在她的DNA上产生了这个效果。他们的子女也会怀有同样的恐惧吗?这还不知道,但是研究者们正在
试图弄清对苯乙酮的恐惧会在小鼠中保持多少代。我们真的可能是来自过去的一团恐惧。
(有删改)
1.下列对文中加粗内容的理解和分析,不正确的一项是(3分)( )
A.“没有特别的理由”这句话耐人寻味,指周太太害怕蜘蛛可能跟遗传因素有关。
B.“反向”在文中指后天获得的性状只能保留在本人的基因里,无法传递给下一代。
C.“戏剧性”在文中指美国科学家的研究结果很意外,像戏剧情节那样出人意料。
D.“试图弄清”在文中指研究者们对于小鼠对苯乙酮的恐惧会持续多少代还没有结论。
2.根据文章内容,下列说法不正确的一项是(3分)( )
A.文章开头写周太太看见蜘蛛的反应,使读者产生好奇,引人入胜,进而提出一个科学论题,避免了科普文的枯燥乏味。
B.生物后天获得的一些性状,比如爱吃辣椒或失去某个部位,一般不会遗传给下一代,但是这种观点现在受到挑战。
C.麦克杜格尔的实验中,接受训练和未接受训练的大鼠的学习能力都逐代增强,这说明人为的训练并没有引起明显差别。
D.小鼠闻到苯乙酮的气味就会恐惧,这种恐惧甚至遗传给了后代,是因为这些小鼠的基因里有较少的甲基化记号。
3.结合文章内容,下列选项中不能支持“后天获得性状遗传”这一观点的一项是(3分)( )
A.研究者在瑞典的一个小村里发现,那些祖父辈经历过饥荒的人患心血管疾病的可能性普遍比那些祖父辈没有经历过饥荒的人低。
B.第二次世界大战时,荷兰出现大面积饥荒,长期处于饥饿状态的母亲生出的孩子更容易出现肥胖和其他代谢紊乱疾病,这一患病风险延续到了他们的后代。
C.现代社会许多人从未见过野生的蛇或毒蜘蛛,但对蛇和蜘蛛恐惧仍是一种普遍现象,一些科学家认为人们在成长过程中学会了害怕这些危险动物。
D.后天的生活习惯、环境等多方面条件都可以对人类的基因产生迅速而直接的遗传影响,比如,一个家庭都爱吃咸的,那么这个家族患高血压的比例会很高。
4.文中的“中心法则”和“拉马克主义”得出的遗传结论有什么不同?请简要说明。(4分)
5.文章结尾既说“或许周太太是对的”,又怀疑说“他们的子女也会怀有同样的恐惧吗?”。这样说自相矛盾吗?为什么?请结合文本分析。(6分)
答案:
1.(3分)B
解析:“在文中指后天获得的性状只能保留在本人的基因里,无法传递给下一代”错误,“反向”在文章中指遗传信息按蛋白质一RNA―DNA的顺序进行传递。
2.(3分)D
解析:“是因为这些小鼠的基因里有较少的甲基化记号”错,根据文章可知,这只是猜测。
3.(3分)C
解析:A、B、D三项都能支持后天获得性状遗传;C项,阐述人的恐惧是后天习得的,而非遗传。
4.(4分)①“中心法则”表明遗传这一信息流是严格的单向传递,基因突变是随机的;②“拉马克主义”表明人们可能会获得后天得到的性状的遗传。(每点两分)
解析:根据文章第②段中的“中心法则,是指……这一信息流是严格的单向传递……但这是随机的”,可得出答案①;根据文章第③段中的“后天获得性状遗传……因此也被称为‘拉马克主义’”,可得出答案②。
5.(6分)(1)不矛盾。(1分)
(2)①对于“祖母遗传”的科学实验结论不一;②对于为什么小鼠对苯乙酮的恐惧会遗传给后代及这种恐惧会保持多少代,科学研究暂无定论;③文章用“或许”的模糊语言,以及疑问语气,表明这些内容都是推测。(答对一点1分,两点3分,三点5分)
解析:文章中,根据“恐怕绝大多数生物学家会对这个所谓‘祖母遗传’的解释不屑一顾……因此,周太太对蜘蛛的恐惧遗传自害怕蜘蛛的祖母,这一解释是站不住脚的”“令人吃惊的是,雷斯勒和迪亚斯的实验中受训练小鼠的后代也出现了同样的恐惧特征。当苯乙酮的气味飘到它们的笼子里时,它们居然因恐惧而战栗”可知,对于“祖母遗传”的科学实验结论不一;根据“让人费解的是,这一性状为什么会遗传给后代?这一信息怎么可能反向传给DNA”“文章作者认为……可能,这些甲基化记号的减少暗示该基因在发育过程中需要大量转录”“但是这个解释还有很多问题”“这还不知道,但是研究者们正在试图弄清对苯乙酮的恐惧会在小鼠中保持多少代”可知,科学研究暂无定论;“或许周太太是对的”一句中用“或许”的模糊语言,“他们的子女也会怀有同样的恐惧吗?”用疑问语气,表明这些内容都是推测。可见,这样说不矛盾。