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猎豹的眼泪 内容简介

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猎豹的眼泪 目录

猎豹的眼泪 精彩文摘

《猎豹的眼泪》是一本关于基因、动物保护和生物进化的有趣的科普书。作者以自己颇具传奇的经历和优美的文字向读者讲述了在生命发展的历史长河中,基因演化所起到的作用,讲述了基因背后发生的一个个引人入胜的故事。通过故事我们可以了解濒危野生动物仍存于世的奥秘,了解人们为拯救濒危动物所做的努力,了解中世纪的黑死病所遗留下来的影响,了解家猫的基因组图谱如何帮助破获一起谋杀案,了解为什么有的人不会得艾滋病,了解当今颇为时髦的基因治疗究竟怎样等。前言序言第一章 狂笑的老鼠第二章 猎豹的眼泪第三章 傲慢与偏见第四章 疲于奔命——佛罗里达山狮第五章 官僚作祟第六章 鲸的故事第七章 狮瘟疫第八章 婆罗洲的野人第九章 熊猫之根第十章 我们的由来第十一章 雪球的机会——基因组爪印第十二章 基因卫士第十三章 起源第十四章 银弹词汇表索引进一步阅读建议致谢第九章熊 猫 之 根危险的攀爬持续了6个小时,在寒冷的细雨中跌跌滑滑,沿着陡峭泥泞的羊肠小道攀援而上。我们穿着保暖内衣和戈尔特斯品牌防水透气的登山靴,拖着背包,蜿蜒穿过茂密的竹林,翻过无数悬崖,经过伐木工人营地,路过高挂的瀑布。在每个驻足歇脚的地方,年轻漂亮的吕植博士都将天线对向熊猫无线电颈圈发出的信号。我坐了三天飞机到西安,又坐了 10小时路虎越野车到杉树坪伐木营地,才到了这儿。我时差还没倒过来,又水土不服拉肚子,前一天晚上喝米酒还有点儿宿醉。可我还是决心体验一把很少人能够想象的冒险: 登上中国多山的陕西省的秦岭山脉,看看栖居在自己洞穴的野生大熊猫和它的幼仔。吕植最先听到了幼仔的叫声,声音很弱,像遥远的悲鸣,只有在森林的静寂中才能听得到。在山顶,年轻的研究生小健带着我们走到陡峭的悬崖上一块突出的巨石上。现在幼仔的哭声变得刺耳,令人不安。吕植敏捷地绕石而下,靠近下面的熊猫洞穴。吕植在北京大学的导师潘文石教授扶着我绕过巨石,这样我就可以看见那个因为和母亲分开而痛苦号叫着的8英寸(20厘米)长的小家伙了。没错,是大熊猫的宝宝,它有迷人的眼斑和米老鼠样的耳朵,又可爱又娇弱。他们给它起名为“桂叶”。小健解释说,桂叶的母亲嫫嫫外出觅食了,这是潘文石和吕植在秦岭长达13年的大熊猫研究中记录下的野生大熊猫的一个常见活动。我的目光就离不开这娇弱的幼仔了,它很活跃,叫声响亮,很讨人喜欢。潘教授问我想不想抱抱幼仔,他让我放心,说这不会伤害它。我小心翼翼地伸出戴着手套的双手,把这黑白相间的小婴儿抱向我的温暖的外套。当它合上眼睛,舒舒服服地把它的头靠在我的围巾上时,它的叫声平息下来。其他人无声地笑了,因为他们知道我此时的感受。当我把桂叶抱在胸前,我瞬间意识到,这就是物种保护的真正内涵。那个时刻清晰地印在我的记忆中,就像昨天刚刚发生。把幼仔小心地放回洞穴之后,我凝望着遥远的山谷若有所思,直到桂叶的一声突然尖叫打断了我的神游。原来是吕植从它背部拔了一根毛做遗传样本。现在回想起来, 我想我被吸引到大熊猫生物学研究和保护中来是必然的。大熊猫是动物保护运动毫无争议的旗舰物种。没有任何其他濒危物种能像羞怯迷人的黑白两色“猫熊”——甚至今天在中国人们还这么称呼它——吸引了这么多的关注、研究、争议或热情。大熊猫是动物园和保护行动中的超级巨星。或许是因为其巨旺的人气,它们也吸引了最优秀的——和最糟糕的——保护救星,帮助它们繁荣,避免灭绝。关于这一物种的政治、科学、价值和历史等方面出现了如此多的电视专题片、书籍和文章,所以我很犹豫是否要在诠释大熊猫的书库中再添加一章。然而,大熊猫的遗传研究故事是一个令人着迷的生物政治交织的过程,我们可以借鉴其中的成功及失误。在我生活的世界里,最著名的大熊猫是玲玲和兴兴。这一对熊猫1972年4月16日抵达美国华盛顿国家动物园,作为周恩来总理和中华人民共和国送给美国人民的礼物,以纪念理查德?尼克松总统敲开了中国对西方世界外交的大门。华盛顿这一对熊猫受到公众巨大的关注和喜爱。在展览的第一天,它们就吸引了7.5万名游客。在1972年结束之前,前来观看这一对爱嬉戏的年轻熊猫的游客超过了100万。在整个20世纪70年代,每一个美国人都希望这对熊猫能有一个熊猫宝宝,但就是事与愿违。大熊猫繁殖有季节性,每年只发情(发情时雌性接受雄性的求爱)一次,通常是在春天。从1974年玲玲第一次发情开始,每个发情季节玲玲和兴兴都被放在一起。但兴兴一方有点问题,它往往骑跨在错误的一头,兴奋地向玲玲的耳朵或其他可笑但无效的部位射精。在一阵密集的媒体监察中,兴兴被扣上无能、笨蛋、懦弱无用的帽子。到1981年,国家动物园的负责人和大熊猫繁殖专家们都非常担心。他们把伦敦动物园一只强健阳刚的熊猫佳佳空运来了,佳佳曾使马德里动物园一只雌熊猫怀孕产仔,多少证明了它有应对生育挑战的经验。佳佳与玲玲的相遇是一场灾难。它把这只美国母熊猫揍得失去知觉,直至休克。为了让攻击停下来,动物园的工作人员对空鸣枪,用消防水枪喷它们。没有交配,只有劫掠,佳佳很不光彩地被遣送回英国。“那个混蛋打伤了她,”国家动物园主任特德?里德(Ted Reed)气哼哼地说。《华盛顿邮报》专栏作家玛丽?麦格罗里(Mary McGrory)称佳佳为熊猫版的吕植从桂叶的背上拔了一根毛做遗传样本斯坦利?科瓦尔斯基 (Stanley Kowalski)——田纳西?威廉姆斯(Tennessee Williams)令人难忘的舞台剧《欲望号街车》(A Streetcar Named Desire)里粗野的角色。动物园管理人员被这场打斗吓坏了,决定尝试人工授精,中国动物园对大熊猫进行的人工授精已经获得成功。这样,1983年当玲玲发情时,伦敦动物园的兽医约翰?奈特(John Knight)博士便做好了用电激取精术收集佳佳精液的准备。精子采好的次日,奈特将新鲜精液放在胸前的口袋中,登上一架英国航空公司的飞机前往华盛顿。佳佳的精子抵达杜勒斯机场之前,美国国家动物园的生殖专家戴芙拉?克莱曼(Devra Kleiman)决定给兴兴最后一次自然交配的机会。在她的注视下,兴兴像是完成了一个很像是恰当的骑跨,而且克莱曼听到一声大熊猫狂喜的尖叫,这是行为学者视为交配高潮的信号。当天晚些时候,玲玲还是被麻醉,用刚刚送来的伦敦佳佳的精子进行了人工授精。在此后不久举行的介绍这些事件的新闻发布会上,有记者问动物园的公关发言人鲍勃?霍奇(Bob Hoage),如果玲玲确实怀孕了,他们怎么知道父亲是谁?霍奇回答说: “我们与国家癌症研究所的遗传学家斯蒂芬?奥布莱恩(Stephen O’Brien)博士有长期密切的合作。我相信他能搞清楚。”玲玲果然怀孕了,而我则发现自己头一次被丢进了大熊猫保护圈。1983年7月21日,玲玲生下了在美国出生的第一个大熊猫幼仔,一个重134克,看起来像无毛小鼠的小小的大熊猫婴儿。让人伤心的是,幼仔在出生后不到3个小时,就死于在产道内染上的假单胞菌感染。幼仔的尸检是个很难受的事。我默默地采集了一块10美分硬币大小的皮肤组织样品,用来建立确定基因型的活体培养。我们已经有了兴兴和玲玲的皮肤成纤维细胞系。一个星期后,伦敦佳佳的一块浸在组织培养液中的皮肤切片乘飞机抵达。我们检测了熊猫细胞中的29个等位酶基因,选择这些基因是因为它们在其他哺乳动物中具有遗传变异性。不幸的是,这些遗传标记没有一个显示出4只大熊猫之间有任何变异。我们需要遗传差异来建立幼仔父亲的身份,所以我们决定用皮肤细胞系中更大群组的蛋白,由经过双向凝胶电泳分离的蛋白染色来分析。在我们检查的300个蛋白质中,有6个显示出遗传变异性,这些变异证明了兴兴是婴儿的父亲,而不是佳佳。行为学家戴芙拉?克莱曼所目睹的自然交配是成功的。了解了兴兴具有生殖力,此后动物园每年都尝试自然交配。之后玲玲曾三次怀孕,但像第一胎一样,婴儿都没有存活,通常是死于大量的细菌感染。1992年,玲玲在 22岁时去世,兴兴于1999年去世。参与世界上第一个大熊猫父系鉴定评估对我也是一次学习。当我徘徊在国家动物园的大熊猫展区等待组织样本时,我熟读了展示的图文。精心装饰的墙面不仅描述了大熊猫保护的丰富历史,还介绍了一个世纪来吵嚷不休的科学辩论。单是大熊猫究竟应归入熊科Ursidae还是浣熊科Procyonidae,分类学家和熊猫生物学家都不能达成一致。作为一种妥协,有些人把它单独归为一科。熊猫分类的丰富多彩的传奇故事可以回溯至一个西方人第一次对大熊猫的描述,他就是19世纪巴斯克传教士阿尔芒?戴维神父(Pere Armand David)。作为一个业余博物学家,戴维热衷于记录众多中国特有的哺乳动物物种。1869年,他给他的科学导师、巴黎自然历史博物馆馆长阿方斯?米尔内爱德华兹(Alphonse MilneEdwards)寄去了他对一种神秘的高寒生物的描述,他称之为Ursus melanoleucus(黑白熊)。次年,戴维为博物馆带回毛皮和骨骼材料。米尔内爱德华兹研究了这个动物的骨骼和牙齿,并得出结论,它们更像大熊猫那些身材矮小的中国表亲,即红熊猫或小熊猫,而不是其他熊类。由于小熊猫已被毫无争议地归入浣熊科,米尔内爱德华兹便宣布,大熊猫也应该跟小熊猫一起归为浣熊科,是一种巨型浣熊。这次交流开始了一场长达一个世纪的争论,它以活泼而刺激的方式主导了动物学讨论。虽然大熊猫肯定看起来像熊,但它却有一些非常不同寻常的特点,与其与世隔绝的高寒生活方式和以竹笋、竹茎和竹叶为主的高度特化的食性相关。大熊猫的头骨和下颌骨很大,其强大的颚部肌肉和宽大的牙齿都适于破碎和研磨它的植物性食物。大熊猫有一个中度发达的第六指——熊猫的拇指——适合抓握竹笋。小熊猫也以食竹为生,它们甚至以同样的方式抓握竹笋,但它们没有额外的拇指。大熊猫另外还有几个特征是熊类所没有的。它们雄性的生殖器很小,朝向后部,类似浣熊。大多数温带和北极地区的熊类物种要冬眠,而熊猫却不冬眠。这可能是因为大熊猫无法从相当低效的能量来源——竹子——中存储足够的能量。熊会怒吼或咆哮,大熊猫则像绵羊或山羊那样咩咩叫大熊猫的叫声包括犬吠和咆哮,这两种声音通常在冲突时或发情时发出。 。实际上这咩叫声相当于小熊猫和其他浣熊科动物的吱吱声和咔嗒声,但却听不到熊发出类似的声音。在过去130年中,在科学文献中有超过50部学术专著,每一部都声称解决了熊猫的起源及其正确的分类问题。专家们的意见分为三个阵营,彼此强烈对立,却都固执己见地认为自己绝对正确。一个阵营宣布大熊猫是一种特化的熊,属熊科。第二阵营认为它是一种不同寻常的浣熊,属浣熊科。中间派的一个阵营将大熊猫和小熊猫一起单独归为一科(熊猫科Ailuridae或大猫熊科Ailuropodidae),强调它们有别于熊或浣熊的生物学独特性。当我在玲玲和兴兴的展馆里等待它们的皮肤标本时,我意识到,关于熊猫进化之根唯一达成的一致,就是还没有达成普遍的共识。于是我开始阅读关于大熊猫的分类的不同意见。我不得不说,给我留下了深刻印象的不只是科学辩论的深度,还有论战各派对争议的意义的振振有词。倾向于浣熊派的埃德温?科尔伯特(Edwin Colbert)在1938年指出:“所以这个问题多年未决, 支持熊科的,坚持浣熊科的,还有中间路线派,都以最清晰的逻辑提出了他们的若干论据,而在此期间,大熊猫们则安详地生活在四川的大山里,我行我素,从来没有想到它们正在引起的动物学争议。”史蒂芬?杰伊?古尔德(Stephen Jay Gould)史蒂芬?杰伊?古尔德(1941—2002),美国古生物学家、演化生物学家,科学史学家与科普作家。 1972年,他和纽约美国自然史博物馆的尼尔斯?埃尔德里奇(Niles Eldredge)共同提出“间断平衡”(Punctuated Equilibrium)进化理论,由此享誉全球。 在1986年肯定熊科派时写道:“我们陶醉于我们一直未能解决某些关键争论,因为所有的乐趣就在争论中。”支持单立一科的乔治?夏勒博士在1993年写道:“大熊猫就是大熊猫……在某些方面这个长期悬而未决的问题根本微不足道,它只是映射出科学上对不确定性的不快,以及让一切整齐就位的嗜好……然而,这个争议提出了一个根本的科学问题 —— 在分类中哪些特征是重要而有意义的?”约翰?赛登斯狄克(John Seidensticker)在2001年若有所思地写道:“科学家们了解大熊猫起源的努力……已经像这个动物本身一样,成为笼罩在误解中的传奇……随着……更新更精密的技术出现……追溯不同推理思路和证据是如何展开的就十分有趣……这就是科学的运行;从来不是一成不变,总是在质疑,要再努力一次来澄清。”从来没有一个分类学争议辩论得如此激烈,说辞如此优雅,有如此丰富的形态学、行为学和解剖学描述。比如1964年D?德怀特?戴维斯(D. Dwight Davis)发表的鸿篇巨著,专讲对死于1938年的芝加哥布鲁克菲尔德(Brookfield)动物园的大熊猫苏琳的解剖。他这部300页的专著分析了50个器官系统,文字和插图充满了精致细节,被斯蒂芬?杰伊?古尔德称为 “本世纪最伟大的比较解剖学著作”。戴维斯的分类结论掷地有声。“大熊猫是一种熊,其卷入从熊属(Ursus)到大熊猫属(Ailuropoda)的初级适应转变的遗传机制极少——也许不超过半打。”戴维斯的观点很快就被许多人所接受,但可惜不是所有人都接受。他的批评者认为,他的分析无论多彻底,却没有遵循标准的分类程序,只是围绕他的观察细述了一堆主观判断。在他的专著的第一页上,戴维斯在脚注中承认,他从一开始就确信,大熊猫是一种熊,所以他在全书中都坚守着这个看法。他没有试图呈现一个大熊猫与小熊猫、浣熊和熊的全面比较分析,因为用他的话说,“这变得很困难,所以我放弃了。”戴维斯的工作是大师级的,很有说服力的,但更多的是描述性而不是分析性的。他的致命的弱点是他的假定,以为他的同事就为他的细节之广度也会接受他的解释。大多数人是这样,但还有许多人不是这样。我无法抗拒这个历经百年之久却仍未解决并仍在寻找一种新看法的辩论。分子遗传学肯定要参与其中,而我有了细胞系中所有必要的生物材料: 大熊猫、小熊猫和熊的DNA、蛋白质和基因的永久性来源。在过去的几十年中,解决种系发育历史和分类关系的新的分子演化研究方法已经成熟。其原理是比较遗传相似性和差异性,特别是比较几个有亲缘关系的物种的同源基因序列和蛋白基因产物(氨基酸序列)的异同。基因序列差异的模式被用来揭示导致现生物种群组的远古演化进程中的分裂。要构建一个物种的演化历史,构建它的进化树,我们再次回到分子钟假说,即两个物种分离的时间越长,其突变差异量越大。用物种之间遗传差异的矩阵反向回推,用复杂的数学方法重建能最佳利用这些数据的进化树。事实上,现在有好几种理论方法(指名法,基于距离的方法,贝叶斯法,最大简约法和最大似然法)都使用计算机,根据分子数据来构建种系发育树。当所有的分析方法,特别是用了几个不同的DNA片段,得到相同的结果时,人们就有理由相信,这些结果特指的演化关系反映了真实的演化史。分子钟假说已经遭遇到一些争议。批评者指出,突变的积累并不总是精准地按照与时间比例的关系来发生,造成用分子钟构建的演化树的分枝长度会有过快或过慢的问题。这些批评令人不安,但并不说明这种确定演化关系的方法无效。相反,它们强调了使用不同的基因或DNA片段来重复试探性解决方案的需要。经过40多年的应用、改进和校验,分子钟方法已经经受住了时间的考验。这个方法用得非常好。 既然在我的实验室中生长着永久不灭的大熊猫活组织培养细胞,我们便采用了六种不同的分子遗传学方法来分析大熊猫的起源问题。每种方法各有鲜明的长处和短处。但我们有信心,这六种互补的方法一旦放在一起,会给我们一个有力的答案。六种遗传学工具中的三种——等位酶遗传距离,双向电泳遗传距离(用来确定玲玲父亲身份的方法)和免疫学距离——评估不同的物种之间一组蛋白质中所积累的氨基酸序列的变化。两个不同物种中相同的蛋白质(例如血红蛋白或白蛋白)氨基酸序列的差异,是编码这些蛋白质的同源基因中突变分离的后果。所以,实际上,我们正在通过量化序列差异的程度来间接追踪基因间的演化差异。另两种方法,DNA杂交和线粒体DNA序列分析,是利用同源基因的DNA序列差异。这两种分析过程直接评估基因分歧性,作为演化时间的替代指标。最后一个方法检查不同的物种之间染色体组织结构的差异。在漫长的演化进程中,祖先物种的染色体排列偶尔会因自发的断裂和再接合而重新排列,这个过程被称为易位。亲缘关系近的物种染色体易位断裂较少,而亲缘关系远的物种间长期的分离会导致较多的易位交换。通过检查染色体的外观,识别出两个物种中具有相同的同源基因的区域,我们可以计数发生了多少染色体易位,辨认出它们发生在染色体上的哪一段。利用几个物种之间这些染色体易位的模式和频率,我们推导出了熊和大熊猫物种之间发生的染色体重排。然后,我们运用名为最大简约法(maximum parsimony)的演化原理来分析染色体交换的步骤,这能最好地解释导致形成现代物种染色体组织结构的染色体片段的移动。所有这六种不同的方法对于熊大熊猫浣熊的演化谜题,都给出了相同的答案。它们共同勾画出大熊猫演化历史的图景。戴维神父是对的。大熊猫确实是一种熊,它的基因连贯地出自演化树上形成熊科动物的一支;而小熊猫的基因出自浣熊所在的分支。新的数据以一定的清晰度表明了每个物种如何以及何时发生了演化。下面就讲讲分子们告诉我们的故事,关于熊和大熊猫如何形成的故事。约3000万年前,在叫做渐新世的地质时期,今天的八种熊类(棕熊,美洲黑熊,亚洲黑熊,马来熊,北极熊,懒熊,南美的眼镜熊和大熊猫)和浣熊科动物(19种,包括浣熊,长鼻浣熊,蜜熊,尖吻浣熊和小熊猫)的祖先分道扬镳,各自演化。又过了不到1000万年,小熊猫的一个祖先与其他浣熊物种分离开来,在亚洲演化,而其余浣熊科物种则在美洲演化。熊科动物的祖先从浣熊科物种分离出来很多年后——我们估计是在1800万~2500万年前——大熊猫的祖先与其他熊科动物分离。大熊猫逐渐演变出其针对高寒栖息地的特殊适应性。在现在与大熊猫分开的熊的谱系中,下一次分叉导致了南美洲的眼镜熊(Tremarctos ornatus)为一方,而其他6种熊科物种为另一方。这个演化分离事件发生在1200万~1500万年前。这6种现代熊属熊类分别是: 棕熊(Ursus arctos),马来熊(Ursus malayanus),懒熊(Ursus ursinus),亚洲黑熊(Ursus thibetanus),美洲黑熊(Ursus americanus)和北极熊(Ursus maritimus),它们随后在大约600万年前彼此分离。这六种熊的分离几乎是在同一时代,使得即使用功能强大的分子生物学技术也很难精确地确定它们彼此之间的亲缘关系。虽然遗传学分析可以产生结论性的亲缘关系,但我们估算的这些分离的年代也因研究熊科动物化石的古生物学家成为可能。化石标本不仅能确认分子树,还因为它们能提供地质年代的测定而提供了一个时间尺度。例如,野熊属Agriarctos化石一般被认为是大熊猫一系动物的一个早期祖先,那个物种出现在大约1500万年前的中新世。非熊猫的熊科动物的共同祖先,或“缺失的环节”,是回溯到2000万~1800万年前的祖熊属Ursavus。600万年前晚中新世的上新熊属Plionarctos被怀疑是眼镜熊的祖先,而奥弗涅熊Ursus minimus(约500万年前)被认为是熊属动物的原始祖先。分子遗传学产生的清晰分辨,以及六种相当不同的方法几乎完全的一致,给我留下了深刻印象。此外,这套东西与化石标本及其发生的时间非常吻合。如果我认为我们已经用一些被旁观者所谓“巧妙和超现代的技术”解决了一个长达120年的演化之谜,是不是有失冒昧?也许是,但我相信,之所以分子方法解决了大熊猫之根的问题,而其他更传统的分析方法却一直纠结不决,有一个重要的原因,这个原因也解释了为什么分子遗传学方法为其他有争议的演化难题提供了新的解决思路。当比较生物学家检查一个群中的几个物种时,他或她会发现一些同源的特征,它们提供了这些动物在演化过程中密切相关的证据;还有一些同功的特征,它们会搅乱这个过程。同源的特征是从一个共同的祖先继承而来的特征,如果详查,它们通常会显示多元的复杂性和细节上的相似之处。例如,所有哺乳动物都有体毛,都由母兽的乳腺哺育,都有4个腔的心脏。这些是由哺乳动物的原始祖先传下来的同源特征。而猫科Felidae动物的成员,后足有可伸缩的爪子和脚趾,有可缩放的瞳孔。在不同的猫科物种中,这些性状的解剖学和生理学的细节都是一样的,证明它们也是从一个共同的祖先继承了这些性状。同功的特征表面上看起来相似,但其发展的基础是不同的,因为它们是在独立的演化支系分别在不同的时间里演变的。昆虫、鸟类和蝙蝠的翼是同功器官: 功能相同——扇动着飞起来——但各有其独立的起源。通过计数一组物种中同源性状相似性的数量,可以量化演化关系。共有的同源性状数越多,物种间的关系越亲密。像解剖学或化石中所描述的那些形态学特征的麻烦,在于试图确定一个特定特征究竟是同源的还是同功的时候。如果我们将同功的相似性误认为是同源的,我们就会曲解一个物种的演化史。大熊猫和小熊猫抓握竹子的相同方法就是一个很好的例子。分子数据使得区分同源性和同功性更为容易得多。只要将基因序列排成一条直线,辨识出线性DNA字母或氨基酸中同源位点的位置即可。检出的同源特征越多,种系分类的结果越有可能。我们对大熊猫检看了约50万个DNA字母,外加熊科和浣熊科动物5000万年演化过程中发生的染色体易位。分子遗传学性状几乎是无限的,因为一种哺乳动物的基因组含有超过30亿个DNA字母,每一个字母都是按与生俱来的分子钟设定的节奏演化的。因此,如果我们得到一个令人困惑的结果,我们就分析更多的基因,直到我们得出更有说服力的结果。此外,大多数DNA核苷酸字母的变异是遗传 “噪声”,不受强有力的自然选择影响。这对个体生存或适合度的影响被认为是中性的。这意味着,可以给每个差异与其他所有单独变化相同的“权重”。相比之下,可见的形态或解剖学的特质,像熊猫的伪拇指或其有研磨功能的食草性牙齿之类的适应性,其在自然选择中的作用则不容易赋权或量化。还没有办法来衡量多少遗传变化能形成适应性分歧。例如,平均而言,科迪亚克棕熊是普通棕熊的两倍大小。体型的差异会不会是一种可能预示物种分异的主要适应性?(不是,它们是棕熊的两个亚种。)这种不确定性能严重混淆完全基于形态特征的分类结论。1985年9月,我们在《自然》(Nature)杂志发表了我们对大熊猫起源的分子学结论。这期杂志的封面就是大熊猫和小熊猫的可爱照片。1987年,我为《科学美国人》(Scientific American)杂志写了一篇这个论文的科普版,因为我想让那些大量借鉴这本出色杂志的基础生物学教科书的作者们能了解我们的发现的细节。当期《科学美国人》的封面是一幅色彩明丽的图画,画着一个大熊猫可爱的大脑袋。也许由于大熊猫的曝光度和这场辩论的旷日持久,我们的文章引发了强烈的反响。不少评论是赞扬的,许多人赞赏我们大量、综合而且显然很明确的新的成套数据。也有一些经典分类学家对所有这些喧闹感到厌烦,因为就他们而言,大熊猫的种系发育地位问题在戴维斯20世纪60年代出版的专著就搞定了。我当然很开心,因为就连批评者也在原则上同意我们的结论。针对他们对这新一轮宣传的恼怒,我只是指出,在戴维斯的专著之后发表的十几篇报告,还是不同意熊科派的观点。1991年来自世界各地的大熊猫专家的一次聚会特别令人难忘。在弗吉尼亚州弗兰特罗亚尔(Front Royal)的4H会议中心举行的这次会议,迎来了中国的一个大型代表团,我们都戴着耳机,享受同声传译服务。在大熊猫分类的专题讨论中,我概述了我们的分子遗传学研究结果,得到了礼貌但并不热烈的掌声。接下来的发言者是胡锦矗教授,一位在卧龙保护区工作多年,跟踪大熊猫的中国野外生物学家。他与乔治?夏勒博士合著了1985那本影响深远的著作《卧龙的大熊猫》(The Giant Pandas of Wolong)。根据他广泛的行为学和形态学观察,胡锦矗认为,大熊猫和小熊猫的彼此相似无可争议,应该值得单独分为食肉动物的一个科——大猫熊科Ailuropodidae,以区别于熊类或浣熊类动物。他没有提到与之相矛盾的遗传学结果。胡教授展示的许多图片中,有一张很引人注目的图像支持了他的论断: 这是一张两团粪便的照片——一团长椭圆鱼雷形状的是大熊猫的粪便;另一团形状相似却只有前者1/4大小,是小熊猫的粪便。他的意思是,这些粪便的相似外观支持了小熊猫和大熊猫的共同祖先相近的说法。我知道我面临着很困难的事要做了。台上的报告之后,演讲者被邀请到前边来,面对观众进行讨论。胡教授坐在演讲人席的一头;我在另一头,对将要进行的交流惴惴不安。胡锦矗开始重申他的立场,其根据的数据在我看来不说太弱,也是值得商榷的。我还没来得及回应,另一位发言人,来自北京大学的潘文石,便操着语速更快,声音更响亮的中文反驳起他来。他认为我们的分子遗传学结果全面、明确且令人信服。科学界应该承认新结果的质量和毫不含糊的意义,不再纠结于表面形态的相似性。分子是不会说谎的,这个话题应该结束了。我一个字都不必说了,潘教授扭转了乾坤。辩论停止了。我只是在心里偷笑。讨论一结束,我冲上去与潘教授握手,向他表示感谢。陪同他的是他的研究生吕植,她流利地将我的英语为他翻译成中文,将潘的中文翻译成英语。我们热切地聊到深夜。我了解到,潘教授已经研究大熊猫20年,开始是在卧龙与胡和夏勒一起(潘也是他们那本书的一个作者),但野外生物学是自学的。他和吕植最初的专业背景是生物化学。从卧龙之后,潘文石继续领导了在秦岭山脉的一个大熊猫野外研究,世界上现有的1100只大熊猫中从1974年开始,中国约每十年进行一次全国大熊猫数量调查。根据1985—1988年第二次全国大熊猫调查的结果,中国野外大熊猫的数量约1100只。第三次调查于1999—2003年进行,调查结果于2004年公布,野外大熊猫数量约1590余只。两次调查使用了不同方法。 ,有230只以这里为家。他曾穿越寒冷的高山栖息地跟踪大熊猫,有条不紊地对一群大熊猫的生活史、行为、交配、觅食和玩耍监测了16年。潘热情地致力于大熊猫保护,并相信,穿透弥漫在大熊猫生物政治学中的夸张、不信任和误解的迷雾的唯一途径,就是把科研做对头,诚实地交流科研结果,不受政治日程的摆布。潘没有避讳。他对高质量工作毫不掩饰地支持,对多余的花言巧语的蔑视,都是一点不留余地。在以后的岁月里,我和潘成为亲密的朋友。我们合作研究,我们共享数据,我们常常一起开怀大笑。将来我们还要一同遍游中国,一路讨论他的发现、我们的观点和偏好,以及保护科学。随着我们第一次夜谈渐谈渐深,慢慢地我更加了解潘那隐藏的实力,他那个子不高,不事声张的学生翻译,25岁的吕植女士。吕植出生在距离北京西北300英里的兰州, 父母是大学教授。在中国动荡的“文化大革命”(1966—1976)期间,她的父母被迫分居两地,所以吕植在成长过程中,有许多年是跟着她的奶奶。在她16岁时来到中国最负盛名和有竞争力的高等学府北京大学之前,她鲜少承欢在父母膝下。她在北大学业突出,三年级时,她发现了这个由富有魅力的潘文石教授领导的大熊猫野外研究项目。她当即就感到,为了大熊猫,为了中国,为了她自己的使命,她要成为这项研究的一员。1985年,潘教授和吕植在秦岭山脉高山竹林之中的杉树坪建立了大本营。他们徒步跟踪大熊猫,记录下每一次活动。一些保护组织适时提供了购买无线电追踪设备和颈圈的资金支持。到1992年,他们为17只大熊猫佩戴了无线电项圈,并记录了80只大熊猫的活动,记载了11次幼仔出生和4次自然死亡事件。他们的研究将是有史以来记录下来的最广泛的大熊猫自然史。在山上,吕植在业余时间里自学成才,成为一个世界级野生动物摄影师。她精彩的野生大熊猫照片在1993年和1995两次登上《国家地理》杂志的封面。在弗兰特罗亚尔那第一个夜晚,潘教授和吕植跟我说,吕植准备在海外做一个博士后项目。之后,她将带着国际视野和经验回到中国的保护工作中。他们俩都确信,新的基因技术将成为任何保护工作的重要组成部分。我是否愿意资助吕植在我的实验室工作几年,对她进行分子群体遗传学的培训呢?她能不能仔细观察一下自由生长的大熊猫种群的遗传结构呢?大熊猫是不是像猎豹或佛罗里达山狮一样,正在遭受着种群崩溃和基因贫困呢?我当即就同意了。这对我们所有人而言是个多么难得的机会啊!培养下一代保护工作者掌握纷繁的分子遗传学?有机会检查难以捉摸的大熊猫的多份血液和组织样本?也许看到一点西方人难得看到的中国?我惊喜不已。吕植在1992年秋天来到我们实验室。我们教给吕植分子遗传学,从前文提到的红猩猩物种问题开始实践;然后她转到大熊猫的研究上。她在我们实验室的培训,为理查德?罗杰斯(Richard Rodgers)理查德?罗杰斯(Richard Rodgers,1902—1979),作曲家,他和词作家Oscar Hammerstein 二世 (1895—1960)是美国最著名的音乐剧创造组。《音乐之声》即是他们的作品。 那句令人难忘的歌词带来了新的意义: “如果你成为一名教师,会从你的学生身上学到良多。”那些年里,我数次同潘和吕前往中国。我们前往他们的研究点,去大熊猫保护区,参加有关大熊猫的会议,还去了他们各自的家。他们向我,一个对自然保护的起起落落着了迷的学生, 敞开心扉,畅谈他们的经验和他们的过去,全都是在中国正在发生的巨大社会变革的大背景下。大熊猫保护的故事令人不安,但是又很复杂。残存的大熊猫数量正在减少。根据20世纪70年代和80年代的普查,估计野外幸存的大熊猫有1100~1200只,局限在中国西部青藏高原东缘的六个高寒森林地区。这些幸存种群又被山脉、河流、道路、林中空地和人类居住区分隔开,进一步分割为24个小种群。过去25年中,大熊猫占据的范围已经减少了一半。剩余的种群中,将近每群的数量不到20只个体。这样小的种群会由于一个处于生育期的主导雄性个体的异常死亡、偷猎、传染病爆发或气候灾难等随机事件,而有很大的灭绝风险。近几十年来,大约每年都有一个小种群眨眼就没了。在80年代中期,世界自然基金(WWF)与中国林业部结成合作伙伴关系,制定了《中国大熊猫及其栖息地保护管理计划》。这个管理计划由中国和西方一群实力很强的野外生物学家、保护人士和科学家组成,由英国保护生物学家约翰?麦金农协调。我在1985年对成都附近的卧龙大熊猫繁育中心进行为期3周的访问期间,也为起草这个计划帮了一点小忙。我设法在计划中塞进了几段话,讲到近亲繁殖造成的潜在的遗传问题。但大熊猫的主要威胁不是遗传问题,威胁是人,人,是越来越多的人。中国的人口从1949年人民共和国成立之初的4.5亿增长为1982年的10亿。今天,中国大陆有12.6亿人,人和大熊猫的比例差不多是100万∶1。直到最近,在20世纪80年代成立的13个大熊猫保护区保护了大约60%的野生大熊猫,可是还有成千上万人也居住在保护区里。对大熊猫的一个主要威胁,是保护区内外兴旺的伐木业造成的栖息地丧失。偷猎也是一个重要的因素——熊猫毛皮在亚洲各首都的野生动物贸易地下市场的价格超过1万美元,是中国农村农民年收入的100倍。在秦岭,潘教授和吕植在10年间看到有6只大熊猫丧生于偷猎者之手。1989年曾包括涉及大熊猫保护在内的中西方对话曾一度中断。然而经过一段时间,我逐渐了解到,许多中国的部长、老百姓和孩子们深深喜爱这种动物,无论政治如何动荡也决心要保护它们。终于在1992年,中国政府批准了中国世界自然基金的大熊猫保护和管理计划,并承诺在8000万美元的项目成本中提供1200万美元。我、潘教授和吕植认为,差额部分可以通过大熊猫生育配对租借所赚的钱来筹集。到90年代初,来自中国的动物园的熊猫,每一对都能为中国大熊猫保护计划净赚高达1000万美元的捐款。我们开始在公开和私人场合游说,让租借费用投向世界自然基金林业部的保护项目。1993年在成都的一个大熊猫保护大会上,潘教授和吕植为一封致中国总理李鹏的请愿书收集到29位顶尖科学家的签名,呼吁停止在已建成的大熊猫保护区内的一切砍伐活动。一个月之内,从朱镕基副总理那里传来令人振奋的积极回应。秦岭的采伐被无限期停止,为重新安置生活在那里的2300名伐木工人和他们的家庭做了300万美元的预算。此后不久,遵循世界自然基金林业部总体规划的建议,国家级大熊猫保护区从13个增至33个。所有保护区内的木材采伐被禁止;世界自然基金培训的反偷猎巡护员被招募来,在大熊猫栖息地巡逻。吕植的野生大熊猫遗传研究发现,三个山系(邛崃山,岷山和秦岭)的种群都保留了相当可观的遗传多样性水平。这是个好消息,因为它意味着这些种群变成孤立隔绝并且变小只是非常近的事,在过去几个世纪之内。此时它们还没有显示出如我们在猎豹和佛罗里达山狮所见的严重近亲繁殖的迹象。如果它们的栖息地、生活方式和独居特性能被保存下来,它们的遗传禀赋看起来非常光明。1995年底,吕植回到中国,成为WWF大熊猫项目的保护协调负责人。她遍访大片孤立的大熊猫保护区,结交护林员,给他们进行野外研究技术和野生动物管理培训,并鼓励他们,认识到自己孤独的工作重要而高尚。1999年,中国政府授予她“十大杰出青年”称号,表彰她对中国未来强有力而积极的影响。潘教授和吕植体现了他们这两代人在所从事的保护事业中的出类拔萃。将我吸引到大熊猫及其令人好奇的自然历史中的,是颇具争议的大熊猫父系鉴定和争议不休的动物学辩论。但是我们的分子研究使我们超越了旨在解决长期存在的分类学问题的深奥学术探究。我们的研究结果证实并拓展了D?德怀特?戴维斯的真知灼见,比以往更好地展示了新的分子技术的力量和精确度。我们的科学探索过程已经进入了生物学教科书,我相信它为今后许多更复杂的分子种系发育研究打下了重要基础。分子学和形态学之间永无止境而且往往是乏味的战斗已经戛然而止了。正如几年前哈佛大学的进化生物学家恩斯特?迈尔向我打趣说的,我转述如下: “你们这些研究分子的家伙继续研究,给我们提供进化树。然后,我们就可以迎接真正有趣的挑战,解释那些适应性借以塑造现生物种和已经灭绝物种的形态变化。”妙哉。他太正确了。这其中就隐含着对今天研究演化的学生有先见之明的指导。熟悉并精通每一个相关学科——形态学,种系发育,化石,分子,即使你暴躁的教授永远把住他们宠爱的理论。对分子种系发育工具进行微调,现在正显示出可以出人意料地应用于分类学和物种识别项目以外的领域,包括人称分子医学的生物技术革命。种系发育的重建,也就是我们用来探究熊猫之根所用的工具,已被证明在追查容留像HIV(来自猴子)、埃博拉病毒(来自啮齿动物或蝙蝠)或塞伦盖蒂狮子的犬瘟热病毒(来自鬣狗)等新生病毒的宿主物种方面极有价值。种系发育的方法正被用来分析人类基因家族的特点,从而追查如泰萨二氏症(Tay Sachs)曾译为家族性黑蒙性痴呆和家族性白痴病。患者细胞内缺乏氨基己糖脂酶,不能将神经节苷脂GM2加工成为GM3,结果大量的GM2累积在神经细胞中,导致中枢神经系统退化。 、囊胞性纤维症(cystic fibrosis)和地中海贫血等遗传性疾病的起源,也用它来评估在组织和癌中异常基因的表达。采用种系发育方法的法医实践甚至也突然出现在司法领域。在1994年一个离奇的案例中,佛罗里达州墨尔本市的一位牙医被指控让病人感染了他携带的艾滋病病毒。对他和他病人的HIV病毒毒株进行了复杂的种系发育评估证明,非常肯定的是他在离世以前传染了几个病人,很可能是有意的。2001年的“911”恐怖袭击之后,分子种系发育方法是跟踪恐怖分子邮寄的炭疽毒株来源的关键工具。我在NIH做临床研究的同事们现在正在掌握种系发育运算法则,这是为解决分类问题而发展起来的,但现今成了生物医学研究中的关键。然而,大熊猫生物学方面最响亮的信息,还是物种保护是将科学和非科学学科融为一体的。争论这两者孰重孰轻是徒劳和浪费时间之举。许多研究领域都有其坚定的捍卫者,甚至有学科沙文主义者沙文主义者,原指极端的、不合理的、过分的爱国主义者(因此也是一种民族主义者),一般都是过于对自己所在的国家、团体、民族感到骄傲,因此看不起其他的国家、民族和团体,是一种有偏见的情绪。如今的含义也囊括其他领域,主要指盲目热爱自己所处的团体,并经常对其他团体怀有恶意与仇恨的人。词源自拿破仑手下的一名士兵尼古拉?沙文(Nicolas Chauvin),他由于获得军功章对拿破仑感恩戴德,对拿破仑以军事力量征服其他民族的政策狂热崇拜。 ,他们对其他观点视而不见、听而不闻。这对大熊猫却绝不可能,因为每一点微小的进步都被对大熊猫新闻的点点滴滴如饥似渴的媒体大肆宣扬。1996年,一个中国团体宣布了克隆大熊猫作为保护策略的计划。这想法好吗?潘文石认为不好。他评论说: “大熊猫不是一种实验动物……其他试管项目已经表明,为一个试管生命的成功,会有无数的失败。我们有这么多的大熊猫来承受失败吗?”吕植补充说,“试管技术本身并没有错。错的是选择大熊猫来作试验的候选动物。”争议还在继续,我们都希望能帮上忙。技术或生物技术的解决办法不是唯一的手段,也不总是最佳的手段。保护生物学是一门年轻的科学。早在上个世纪初,熊、狼和野生猫科动物遭到猎杀以保护我们的孩子免遭我们祖先视为致命杀手的毒手。泰迪?罗斯福、约翰?威斯利?鲍威尔(John Wesley Powell)约翰?威斯利?鲍威尔(1834—1902),美国军人,地理学家,美国西部探险家。以1869年鲍威尔地理探险著称。曾任美国民族学局局长。 和约翰?缪尔(John Muir)约翰?缪尔(1838—1914),美国早期环保运动的领袖。他写的大自然探险,包括随笔、专著,特别是关于加利福尼亚的内华达山脉的描述,被广为流传。缪尔帮助保护了约塞米蒂山谷等荒原,并创建了美国最重要的环保组织塞拉俱乐部。他的著作以及思想,很大程度上影响了现代环保运动的形成。 是在上个世纪之初最先担心野生动物保护的人吗?他们是否读过阿尔芒?戴维神父在1875年撰写的这些话呢?“一年又一年,人们听到大小斧头在砍伐最美丽的树木。这些原始森林在全中国只有一小片一小片的了,对它们的破坏却以不幸的速度推进着。它们将永远不可替代。而将随着参天大树消失的是多种灌木及其他植物,它们因失去其荫蔽而无法生存;消失的还有所有大大小小的动物,它们都需要森林来生存并延续其物种……令人难以置信的是,造物主会把这么多不同的生物安放在地球上,每一种生物的特质都令人钦佩,其作用如此完美,也只有人,造物主的杰作,能永远摧毁它们。”

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