自私的基因——病毒的遗传与变异

■文/南京市赤壁路小学 吴雯婧

教师简介

吴雯婧

南京市鼓楼区教师，多次在市、区级教育论文及案例评比中获奖。兼任校科技辅导员，组织学生参加各项科技活动和竞赛，多次在金钥匙、科创、“五小”“四个一”比赛中获得佳绩。

“生命的本质是什么？人的存在有何意义？我是谁？从哪儿来？又要到哪儿去？我们生来就是自私的？”别误会，老师不是要跟同学们探讨哲学，一切的问题都要从英国作家理查德·道金斯1976年出版的《自私的基因》这本书说起。作者在书中提出了一个惊世骇俗的观点——“一切生物，包括人类，都只是基因的生存工具。任何生命体，都是基因建造和操纵的一台机器” 。看完这两句话，你一定吓坏了。在苏教版六年级《科学》下册第2 单元《遗传与变异》的第3 课《寻找遗传与变异的秘密》中，同学们了解了生物的遗传与变异和基因有着密切联系，那理查德·道金斯为什么说一切生物都只是基因操控的机器呢？难道基因才是生物的统治者？人类能否摆脱这种操控？

别着急，接下来，就请同学们跟着南京市鼓楼区赤壁路小学吴雯婧老师走进本期“加油科学课”，共同探秘“自私的基因——病毒的遗传和变异”！

20 世纪中叶，人们在生物体内发现了遗传信息的基本单位——基因。对于一个生物来说，某个基因可能就会决定它的身高、体重、眼睛的颜色以及行为方式。每个生物都可以看成是各种基因的不同组合，繁衍就相当于把父母体内的基因各自复制一半，然后把两者重新合成一个新的基因组合。理论上说，我们的长相应该一半像爸爸，一半像妈妈。但是，生活中，常有人这样对我们说——“你长得和你爸爸一模一样”“你妈妈的基因真强大，连单眼皮都遗传给你了”。这里的“一模一样”和“基因强大”是不是就意味着爸爸或者妈妈一方的基因是“自私”的呢？

其实，所谓“自私的基因”，只是一种拟人的修辞手法，因为基因本身并不会思考，基因唯一知道的就是不停地复制自己。按照达尔文的生物进化论，大自然的优胜劣汰是为了筛选出更优秀的生物个体。客观上说，只要有利于生存的基因复制得越多，那么，越优秀的生物就会在漫长的自然选择和竞争中存留下来。这才是真正的“物竞天择，适者生存”。那么，经过千百万年的进化后，生物都保留了哪些“自私”的基因呢？

我国是水稻的发源地，在长达7000多年的驯化过程中，水稻演化出了籼稻和粳稻两大亚种。但是，目前的杂交水稻都集中在单一亚种之间，比如袁隆平爷爷研发的杂交水稻、绿色超级稻等，都是在籼稻亚种之间进行的杂交。为什么不把籼稻和粳稻的优点杂交在一起呢？这是因为一旦籼稻和粳稻杂交，水稻会出现花粉不育、小穗结实率低、籽粒不饱满等杂种不育现象，通常有50%左右不能结实。粳稻和南方野生稻进行杂交后，粳稻的“自私基因”将南方野生稻的配子杀死，同时保护了自己的配子，这就是自私现象。

动物世界就更复杂了。蚂蚁的每个群落所有成员都是一母（蚁后）所生，它不干活，唯一需要做的事情就是繁殖后代。后代里，雄性负责交配，雌性则会分化为不同的类型，有的负责寻找食物，有的负责养育后代，还有的负责防卫和战斗，它们统称为“职蚁”。看起来，蚁后总是奴役子女来满足私欲，职蚁们则显得非常无私，不仅任劳任怨地工作，必要的时候还会牺牲自己。但是，这其实是“自私”的基因伪装出来的假象：职蚁不仅不是女王的奴隶，恰恰相反，它们主动喂养有生殖能力的女王，驱使女王提高繁殖力。而雄性不论基因多优异，在和女王交配后都会死亡。所以，在蚂蚁大家族中，职蚁们的“无私”反倒是基因“自私”的体现。

而人类的“自私”之处则表现在不同的亲戚血缘关系远近，表现出来的关心程度也会有很大的差别，比如父母对子女的爱。从生物学角度来说，子女身上有父母各一半的基因。但在自然界，与其说父母关心爱护自己的子女，不如说父母体内的基因“要求”父母保护好子女体内同样的基因。更严谨地说，父母对子女的关心爱护是一种“投资”，目的就是为了让自己的基因更广泛地遗传。所以，父母之爱总是最深的，其次是兄弟之爱，然后是其他亲戚的关爱。这么说，人类的情感都被基因所操控了？

其实不然。人类在漫长的历史长河中进化出来两样东西：一样叫作文化，另外一样叫作理性。有了这两样武器之后，我们已经彻底地摆脱了基因的束缚，我们可以不必时时刻刻按照我们的生物本能来行动。所以，哪怕我们体内的基因是“自私”的，但是这也并不妨碍我们可以产生无私的道德观念，并且认为这才是我们值得追求的目标。事实上，正是因为我们能够克服自己的生物本能，才更加凸现了人类思想的可贵。

今年春节，全世界的目光都聚集到了一个摸不清“脾气”的病毒——新型冠状病毒上。因为它的出现，热热闹闹的街道变得异常安静，人山人海的商场变得空无一人。大人们每天醒来的第一件事就是浏览新闻和朋友圈，关注疫情发展动向。孩子们没有串门，没有聚会，没有旅行，甚至不能按时上学。一时间，新型冠状病毒成为全人类的“公敌”，它们“自私”的行为就让人既害怕又好奇。接下来，让《科学大众》杂志的小记者来到第一现场，采访一下这些“坏家伙”！

新型冠状病毒模型图

免疫系统？一开始进攻是有些困难，不过很快我们就找到了策略——我们病毒的遗传没有你们人类的那么复杂。由于没有细胞结构，只有一件名叫蛋白质的衣服披在外面。一到“家”（细胞），我们就会把外面的衣服脱下来，暴露出自己的遗传物质，再找到细胞核这个好帮手，它们自然会来帮助我们复制繁殖的！

在家提取自己的DNA？这怎么做？

实验材料

自己的唾液、玻璃杯1 个、洗涤剂（洗衣粉或洗洁精均可）、食用盐、果汁（酸性）、75%酒精、吸管1 根、牙签1 根。

实验过程

1.在玻璃杯里吐入唾液，滴入几滴洗涤剂，倒入一些果汁，撒入一点盐，摇晃均匀（这时，细胞已经破裂成碎片）。

2.把酒精瓶放在装有冰块的杯子里，对酒精进行预冷处理。再把预冷的酒精沿着吸管慢慢加入以上的混合物中（DNA 是不溶于酒精的，酒精是将DNA 与蛋白质分离的关键，该步骤需要轻柔一些）。

实验现象

在加入的过程中，你发现会有一团黏稠物（或类似絮状物）形成，那就是你的专属DNA，用牙签挑起来仔细观察吧！

DNA饰品

你还可以选择挑一些出来，放到小容器里，放上酒精封存起来，做成一个DNA 小饰物。

听了小记者和新型冠状病毒的对话，我们可以确定新型冠状病毒是极其“自私”的。它们不仅可以利用人类的细胞快速遗传，还能在遗传的过程中变异，让自己更强大。但是，换个角度来看，病毒和地球上的其他生物一样也要生存，它们不断地进化，同时不断地入侵生物细胞，利用这些生物细胞复制更多的病毒，使自己的家族得以生存，这是一个很正常的现象，只是人类往往要为此付出一定的代价。如果你感到发烧或浑身酸痛，这恰恰说明了你的免疫系统在发挥作用。不过，有很多时候，只靠我们自身的免疫系统是无法完全战胜病毒的。

当然，随着病毒不断进化、基因突变，除了艾滋病病毒、SARS 病毒、新型冠状病毒等，我们以后还会碰到各种新型病毒，我们能做的就是养成良好的健康习惯，如勤洗手、戴口罩等，增强体育锻炼，提高自身免疫力。遇到疾病时，科学看待问题，及时就医，不要让病毒这样“自私”的基因有可乘之机。想要了解更多关于基因“自私”的秘密，可以和你的小伙伴一起去阅读理查德·道金斯《自私的基因》这本书，或者观看有关基因的电影，如《绿巨人浩克》《侏罗纪世界》系列等，相信你会有更多见解！