减数分裂驱动

自私的基因

减数分裂驱动是指某个基因使减数分裂偏向自身,从而获得的传递优势。它将等位基因之间通常平等的机会变为不平等,使分离扭曲基因即使损害携带它的身体,也能扩散。这一过程揭示了进化中的一个核心张力——某种基因在后代中的代表性增加,可能对生物体以及与它共处于同一身体中的其他基因造成灾难性后果。

机制与定义

在产生精子或卵子的细胞分裂——普通减数分裂——中,两个等位基因中只有一个会进入某个生殖细胞。在大量精子或卵子中,每个等位基因都有相同的机会——一半携带其中一个,另一半携带另一个。本书将这一过程比作公平掷硬币,同时指出,减数分裂和掷硬币一样,是一种结果可能受具体情形影响的物理过程。

突变基因可能影响减数分裂本身,使自己进入卵子或精子的可能性高于其等位基因伙伴。这类基因称为分离扭曲基因;由此产生的传递偏差就是减数分裂驱动。扭曲基因的优势不一定意味着生物体的性状有所改善。它可能源于基因改变遗传机制的方式,使自己在下一代中获得更多拷贝,而不论其影响是否有利于身体。

小鼠的t基因

小鼠t基因是本书中最清楚的例子。携带两份t基因的小鼠要么早死,要么不育,因此该基因在纯合状态下具有致死性。然而,携带一份拷贝的雄性小鼠可以健康,其他方面也很正常。异常结果出现在它的精子中——多达百分之九十五的精子携带t基因,只有百分之五携带其正常等位基因,显著偏离预期的五五分布。

这种偏斜使t基因在减数分裂的机会分配中获得了显著优势。当t等位基因在野生种群中出现时,它可以迅速扩散。随着其频率上升,更多小鼠会遗传到两份拷贝——分别来自双亲——并早死或无法繁殖。因此,基因传递上的成功可能会损害其扩散所在种群的存续。本书指出,有证据表明,过去野生小鼠种群曾因t基因流行而灭绝。

选择及其代价

减数分裂驱动揭示了选择在不同层面产生的效应并不一致。分离扭曲基因可能因提高自己在基因库中的代表性而受到偏好,即使其影响会降低身体的福祉,并损害其他基因的利益。在t基因的例子中,帮助等位基因扩散的同一种传递偏差,也会产生早死或不育的纯合后代;基因的优势与生物体承受的代价,是其遗传模式所带来的相互关联的后果。

这个例子修正了一种常见倾向,即通过能够改善生物体存活或繁殖的性状来解释选择。当基因的影响有利于基因自身却损害身体时,尽管基因受到偏好,身体层面的总体得失仍可能完全为负。然而,本书强调,这类扭曲基因并不常见。它们的存在引出另一个问题——为什么减数分裂通常是公平的?为什么生物体的遗传系统能够抵御利用这些系统的遗传元件大量增殖?

合作基因中的一个基因

这种冲突之所以引人注目,是因为基因通常在高度相互依赖的系统中运作。一台生存机器包含数千个基因;发育是一个合作过程,每个基因的影响都与许多其他基因以及环境相互作用。一个基因可能影响某种特定结果,但它并不会独自构建一个身体部位。减数分裂驱动的特殊之处在于,它使一个基因的成功与遗传系统其余部分的福祉相对立;这并不意味着基因通常会作为独立行动者发挥作用。

本书也将目的论式的说法视为简略表达,而非声称基因会有意识地计划或欺骗。说某个基因正在扩散,意思是它的影响使它在未来的基因库中留下更多拷贝;“自私”的基因并非有思维的行动者。依照这种理解,减数分裂驱动是基因中心视角的一个具体例子——即使复制者的传递优势无益于携带它的生物体,自然选择仍可能偏向这种优势。这一现象留给读者的是一个生物学谜题,而非简单的道德判断——在复制者之间可能存在冲突的情况下,生物体和通常公平的减数分裂是如何产生并延续下来的?