自私的基因
——病毒的遺傳與變異

■文/南京市赤壁路小學 吳雯婧

教師簡介

吳雯婧

南京市鼓樓區(qū)教師，多次在市、區(qū)級教育論文及案例評比中獲獎。兼任校科技輔導員，組織學生參加各項科技活動和競賽，多次在金鑰匙、科創(chuàng)、“五小”“四個一”比賽中獲得佳績。

“生命的本質是什么？人的存在有何意義？我是誰？從哪兒來？又要到哪兒去？我們生來就是自私的？”別誤會，老師不是要跟同學們探討哲學，一切的問題都要從英國作家理查德·道金斯1976年出版的《自私的基因》這本書說起。作者在書中提出了一個驚世駭俗的觀點——“一切生物，包括人類，都只是基因的生存工具。任何生命體，都是基因建造和操縱的一臺機器” ?？赐赀@兩句話，你一定嚇壞了。在蘇教版六年級《科學》下冊第2 單元《遺傳與變異》的第3 課《尋找遺傳與變異的秘密》中，同學們了解了生物的遺傳與變異和基因有著密切聯(lián)系，那理查德·道金斯為什么說一切生物都只是基因操控的機器呢？難道基因才是生物的統(tǒng)治者？人類能否擺脫這種操控？

別著急，接下來，就請同學們跟著南京市鼓樓區(qū)赤壁路小學吳雯婧老師走進本期“加油科學課”，共同探秘“自私的基因——病毒的遺傳和變異”！

20 世紀中葉，人們在生物體內發(fā)現(xiàn)了遺傳信息的基本單位——基因。對于一個生物來說，某個基因可能就會決定它的身高、體重、眼睛的顏色以及行為方式。每個生物都可以看成是各種基因的不同組合，繁衍就相當于把父母體內的基因各自復制一半，然后把兩者重新合成一個新的基因組合。理論上說，我們的長相應該一半像爸爸，一半像媽媽。但是，生活中，常有人這樣對我們說——“你長得和你爸爸一模一樣”“你媽媽的基因真強大，連單眼皮都遺傳給你了”。這里的“一模一樣”和“基因強大”是不是就意味著爸爸或者媽媽一方的基因是“自私”的呢？

其實，所謂“自私的基因”，只是一種擬人的修辭手法，因為基因本身并不會思考，基因唯一知道的就是不停地復制自己。按照達爾文的生物進化論，大自然的優(yōu)勝劣汰是為了篩選出更優(yōu)秀的生物個體?？陀^上說，只要有利于生存的基因復制得越多，那么，越優(yōu)秀的生物就會在漫長的自然選擇和競爭中存留下來。這才是真正的“物競天擇，適者生存”。那么，經(jīng)過千百萬年的進化后，生物都保留了哪些“自私”的基因呢？

我國是水稻的發(fā)源地，在長達7000多年的馴化過程中，水稻演化出了秈稻和粳稻兩大亞種。但是，目前的雜交水稻都集中在單一亞種之間，比如袁隆平爺爺研發(fā)的雜交水稻、綠色超級稻等，都是在秈稻亞種之間進行的雜交。為什么不把秈稻和粳稻的優(yōu)點雜交在一起呢？這是因為一旦秈稻和粳稻雜交，水稻會出現(xiàn)花粉不育、小穗結實率低、籽粒不飽滿等雜種不育現(xiàn)象，通常有50%左右不能結實。粳稻和南方野生稻進行雜交后，粳稻的“自私基因”將南方野生稻的配子殺死，同時保護了自己的配子，這就是自私現(xiàn)象。

動物世界就更復雜了。螞蟻的每個群落所有成員都是一母（蟻后）所生，它不干活，唯一需要做的事情就是繁殖后代。后代里，雄性負責交配，雌性則會分化為不同的類型，有的負責尋找食物，有的負責養(yǎng)育后代，還有的負責防衛(wèi)和戰(zhàn)斗，它們統(tǒng)稱為“職蟻”?？雌饋恚伜罂偸桥圩优畞頋M足私欲，職蟻們則顯得非常無私，不僅任勞任怨地工作，必要的時候還會犧牲自己。但是，這其實是“自私”的基因偽裝出來的假象：職蟻不僅不是女王的奴隸，恰恰相反，它們主動喂養(yǎng)有生殖能力的女王，驅使女王提高繁殖力。而雄性不論基因多優(yōu)異，在和女王交配后都會死亡。所以，在螞蟻大家族中，職蟻們的“無私”反倒是基因“自私”的體現(xiàn)。

而人類的“自私”之處則表現(xiàn)在不同的親戚血緣關系遠近，表現(xiàn)出來的關心程度也會有很大的差別，比如父母對子女的愛。從生物學角度來說，子女身上有父母各一半的基因。但在自然界，與其說父母關心愛護自己的子女，不如說父母體內的基因“要求”父母保護好子女體內同樣的基因。更嚴謹?shù)卣f，父母對子女的關心愛護是一種“投資”，目的就是為了讓自己的基因更廣泛地遺傳。所以，父母之愛總是最深的，其次是兄弟之愛，然后是其他親戚的關愛。這么說，人類的情感都被基因所操控了？

其實不然。人類在漫長的歷史長河中進化出來兩樣東西：一樣叫作文化，另外一樣叫作理性。有了這兩樣武器之后，我們已經(jīng)徹底地擺脫了基因的束縛，我們可以不必時時刻刻按照我們的生物本能來行動。所以，哪怕我們體內的基因是“自私”的，但是這也并不妨礙我們可以產生無私的道德觀念，并且認為這才是我們值得追求的目標。事實上，正是因為我們能夠克服自己的生物本能，才更加凸現(xiàn)了人類思想的可貴。

今年春節(jié)，全世界的目光都聚集到了一個摸不清“脾氣”的病毒——新型冠狀病毒上。因為它的出現(xiàn)，熱熱鬧鬧的街道變得異常安靜，人山人海的商場變得空無一人。大人們每天醒來的第一件事就是瀏覽新聞和朋友圈，關注疫情發(fā)展動向。孩子們沒有串門，沒有聚會，沒有旅行，甚至不能按時上學。一時間，新型冠狀病毒成為全人類的“公敵”，它們“自私”的行為就讓人既害怕又好奇。接下來，讓《科學大眾》雜志的小記者來到第一現(xiàn)場，采訪一下這些“壞家伙”！

新型冠狀病毒模型圖

免疫系統(tǒng)？一開始進攻是有些困難，不過很快我們就找到了策略——我們病毒的遺傳沒有你們人類的那么復雜。由于沒有細胞結構，只有一件名叫蛋白質的衣服披在外面。一到“家”（細胞），我們就會把外面的衣服脫下來，暴露出自己的遺傳物質，再找到細胞核這個好幫手，它們自然會來幫助我們復制繁殖的！

在家提取自己的DNA？這怎么做？

實驗材料

自己的唾液、玻璃杯1 個、洗滌劑（洗衣粉或洗潔精均可）、食用鹽、果汁（酸性）、75%酒精、吸管1 根、牙簽1 根。

實驗過程

1.在玻璃杯里吐入唾液，滴入幾滴洗滌劑，倒入一些果汁，撒入一點鹽，搖晃均勻（這時，細胞已經(jīng)破裂成碎片）。

2.把酒精瓶放在裝有冰塊的杯子里，對酒精進行預冷處理。再把預冷的酒精沿著吸管慢慢加入以上的混合物中（DNA 是不溶于酒精的，酒精是將DNA 與蛋白質分離的關鍵，該步驟需要輕柔一些）。

實驗現(xiàn)象

在加入的過程中，你發(fā)現(xiàn)會有一團黏稠物（或類似絮狀物）形成，那就是你的專屬DNA，用牙簽挑起來仔細觀察吧！

DNA飾品

你還可以選擇挑一些出來，放到小容器里，放上酒精封存起來，做成一個DNA 小飾物。

聽了小記者和新型冠狀病毒的對話，我們可以確定新型冠狀病毒是極其“自私”的。它們不僅可以利用人類的細胞快速遺傳，還能在遺傳的過程中變異，讓自己更強大。但是，換個角度來看，病毒和地球上的其他生物一樣也要生存，它們不斷地進化，同時不斷地入侵生物細胞，利用這些生物細胞復制更多的病毒，使自己的家族得以生存，這是一個很正常的現(xiàn)象，只是人類往往要為此付出一定的代價。如果你感到發(fā)燒或渾身酸痛，這恰恰說明了你的免疫系統(tǒng)在發(fā)揮作用。不過，有很多時候，只靠我們自身的免疫系統(tǒng)是無法完全戰(zhàn)勝病毒的。

當然，隨著病毒不斷進化、基因突變，除了艾滋病病毒、SARS 病毒、新型冠狀病毒等，我們以后還會碰到各種新型病毒，我們能做的就是養(yǎng)成良好的健康習慣，如勤洗手、戴口罩等，增強體育鍛煉，提高自身免疫力。遇到疾病時，科學看待問題，及時就醫(yī)，不要讓病毒這樣“自私”的基因有可乘之機。想要了解更多關于基因“自私”的秘密，可以和你的小伙伴一起去閱讀理查德·道金斯《自私的基因》這本書，或者觀看有關基因的電影，如《綠巨人浩克》《侏羅紀世界》系列等，相信你會有更多見解！