问题

「用进废退」是不是完全错误的学说?

回答
“用进废退”这个说法,在很多人脑海里可能直接联想到生物进化论里达尔文的“获得性遗传”概念,但仔细辨析一下,会发现这两者在核心逻辑上存在很大的差异,而且“用进废退”作为一种独立的、解释生物现象的学说,其实是站不住脚的,甚至可以说是走向了一个误区。

咱们先聊聊“用进废退”这个概念本身。它通常被理解为,一个生物体(或者身体的某个部分)越是频繁地使用,它就会越发达、越强壮;反之,如果长期不用,它就会萎缩、退化。最典型的例子就是我们常说的,“谁的胳膊常锻炼,谁的胳膊就发达”。这在很大程度上是我们日常经验和一些生物学事实的直观反映。比如,运动员的手臂肌肉会比长期伏案工作的人更发达,这是因为肌肉的生长和发展确实与使用强度和频率密切相关。

然而,问题就出在这里——“用进废退”的说法,很容易让人产生一个错觉,以为“使用”本身能够直接遗传给下一代。也就是说,如果我通过锻炼让我的肌肉变得更发达,我的孩子出生时就会拥有更发达的肌肉,这是不正确的。

这就要说到它和达尔文的理论区分开来。“获得性遗传”是拉马克(JeanBaptiste Lamarck)在达尔文之前提出的一个观点。拉马克认为,生物在生命过程中获得的性状,可以遗传给后代。比如,他认为长颈鹿的脖子越来越长,是因为它们的祖先为了吃到高处的叶子,不断地伸长脖子,这种“伸长”的行为改变了它们的身体,而这种改变是可以遗传的,所以下一代长颈鹿的脖子就比上一代更长。

达尔文的理论则完全不同。达尔文的进化论的核心是自然选择。他认为,在任何一个物种中,个体之间都存在差异。这些差异有些是遗传的,有些不是。那些更适应环境的性状(比如,在长颈鹿的例子里,那些天生脖子稍长一些的长颈鹿更容易吃到食物,从而生存下来并繁殖后代),更有可能被选择下来,并传递给下一代。经过漫长的时间,这些微小的、有利的性状累积起来,就导致了物种的进化。

所以,“用进废退”这个说法,如果仅仅是描述个体在生命过程中身体的适应性变化,例如肌肉的发达、骨骼的强壮,那它是符合事实的,我们今天也将其称为“可塑性”或“适应性”。比如,一个人经常举重,他的肌纤维会变粗,力量会增加,这就是身体的可塑性。

但是,如果把它上升到“遗传”层面,也就是说,一个生物体在生命过程中“获得”的某些特征,能够通过生殖直接传递给后代,那它就与现代遗传学和进化论的认知是相悖的。我们知道,遗传的信息主要储存在DNA中,而DNA的变化(突变)是随机发生的,而且只有发生在生殖细胞中的DNA变化才能遗传给后代。一个人通过锻炼获得的肌肉发达,或者长期的行走导致脚底老茧变厚,这些生理上的改变,并不会改变他DNA中的遗传密码,因此,这些后天获得的性状是无法直接遗传给子女的。

举个更极端的例子,如果一个人生下来就没有手臂,但后来他通过非常努力的训练,学会了用脚写字,他的脚变得非常灵巧。但这并不能意味着他的孩子会天生就拥有更灵巧的双脚。

当然,这并不意味着“用进废退”的概念完全没有价值。它揭示了生物体与环境之间复杂的相互作用,以及个体在生长发育过程中的适应能力。这种能力本身,以及支持这种能力的遗传基础,是在漫长的进化过程中被自然选择塑造出来的。比如,人类之所以拥有如此强大的学习和适应能力,能够通过训练获得各种技能,这本身就是一种被自然选择下来的优势。我们有发达的大脑,能够学习和记忆,能够控制身体进行各种精细的操作。

现代科学,特别是分子生物学和基因组学的发展,进一步巩固了“获得性遗传”的不可靠性。虽然有些研究在探讨“表观遗传学”在信息传递中的作用,比如环境因素可能通过修饰DNA上的甲基化标记等方式,影响基因的表达,并且这些修饰在某些情况下可能传递给后代,但这与拉马克所设想的直接“获得性遗传”是完全不同的概念,而且其影响的范围和机制也存在很大争议,不能简单地等同于“用进废退”。

所以,总结来说:

“用进废退”如果仅仅描述个体生命周期内的生理适应和可塑性:是正确的,符合事实,比如肌肉锻炼导致发达,久坐不动导致肌肉萎缩。
“用进废退”如果意味着后天获得的性状可以“直接”遗传给后代(即拉马克式的获得性遗传):是错误的,与现代遗传学和进化论的科学认知不符。

它之所以看起来“对”,是因为我们容易将个体适应性的表现在脑海里与“进化”这个宏大概念混淆。但生物进化是一个群体现象,是通过随机变异和自然选择在世代之间发生的,而不是通过个体在生命周期内的“努力”直接传递。

所以,“用进废退”这个说法,本身带有很强的误导性,把它当作解释生物进化机制的根本学说,那是完全站不住脚的,也是不准确的。它更像是一个生活化的比喻,用来强调“努力”和“练习”对个体发展的重要性,而不是一个科学的进化理论。

网友意见

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不是。一部分获得性性状可以遗传。

无性繁殖物种的细胞或有性繁殖生物的配子在生活过程中产生的表观遗传修饰可以遗传给后代,有的可以持续数代,有的可以持续更久。

一些机制可以将表观遗传修饰固定为 DNA 序列变化。这可以在一定范围内支持一些物种的特定结构的用进废退。

细菌广泛使用 DNA 甲基化表观遗传调控 DNA-蛋白质相互作用,关系到致病菌的毒力。人们已经收集过一些细菌的整个基因组的表观遗传信息并找出其分子生物学证据[1]

表观遗传可以造成不符合孟德尔遗传定律的隔代遗传现象。

  • Marcus Pembrey 等研究发现,十九世纪的瑞典男子在青春期前遭受过营养不良的话,其孙子死于心血管疾病的概率低于常人;如果上述男子在青春期前的食物丰富,其孙子死于糖尿病的概率高于常人[2]
  • 另一些研究发现,如果女性胚胎在母体的子宫内经历营养不良而影响其卵子形成过程,则其孙女的寿命短于常人[3]

还有一些原理尚不明确的表观遗传。在四膜虫和草履虫中,基因相同的细胞可以带有不同的纤毛配置,就像人的指纹那样。实验发现,人为改变的纤毛配置是可以遗传给它们的后代的,目前其分子生物学机制未知。有理由假设多细胞生物也有这样的机制。


关于用进废退:

生物体的器官在生活过程中经常使用就会变得发达,不经常使用就会逐渐退化,拉马克于 1809 年发表《动物学哲学》提倡这是生物产生变异的原因和适应环境的过程,后天获得的性状可以遗传给后代并逐渐改变物种的形态。

十九世纪末到二十世纪早期,大量实验和思辨驳斥了这想法(包括而不限于“切断老鼠的尾巴并传代,持续 20 代,老鼠还是有那么长的尾巴”“你觉得女人为什么仍然有处女膜呢”)。后来,表观遗传相关的研究在一定范围内实现了拉马克式遗传,但那不是“生物产生变异的全部原因和适应环境的全部过程”。

参考

  1. ^ Fang, G., Munera, D., Friedman, D. et al. Genome-wide mapping of methylated adenine residues in pathogenic Escherichia coli using single-molecule real-time sequencing. Nat Biotechnol 30, 1232–1239 (2012). https://doi.org/10.1038/nbt.2432
  2. ^ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16391557?dopt=Abstract
  3. ^ "NOVA | Transcripts | Ghost in Your Genes". PBS. 2007-10-16. Retrieved 2012-07-26.

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