钟扬

复旦大学研究生院院长

复旦大学生命科学学院教授

对于钟扬而言，人生与事业远比各种头衔更精彩。他16岁考入中国科学技术大学少年班，在美国SCI发表论文180多篇。2001年，他又主动请缨到青藏高原：既探寻世界第三极生物的“家底”，又发掘高端人才援藏的新模式。

他是对于生命科学有着深入研究的学者，也是对于人才培养倾注热血的一代师者。在2016复旦大学人文盛典上，听钟扬教授为我们趣味讲述“基因”的秘密。

我今天要讲的主题是“基因”。基因现在已经成为大众名词，英文叫做“Gene”。这个词也成了“英翻中”的典范。在日本，这个词被翻译为“遗传子”。曾经有人将Gene的翻译成果归功于原生命科学院院长谈家桢，但谈老先生还是认为这个词不够精确，不够雅。这是一个人文和科学结合在一起的有趣例子。

一切从“豌豆”开始

基因研究发展至今，已经成为了一门高大上的科学，叫做“遗传学”。“遗传学”起源于孟德尔，他在如今的捷克提出了“遗传学”的概念。当时，孟德尔在教会工作，闲暇之余在院子里种植豌豆，并专注于研究豌豆的性状。比如，豌豆的花是红色的还是浅色的、豌豆的形状是圆形还是扁的、豆荚的颜色等等。相信这已经是大家耳熟能详的事。

与此同时，达尔文提出了整个生命的变化规律，但他始终没有研究明白决定生物变化发展的因素是什么。原因主要是达尔文研究的内容过多过于复杂。这对我们现在研究生也有一定的启示，就是研究对象不应太多太复杂，要专注于一个对象的研究。

什么是遗传学呢？举个例子，如果一个黄种人女孩嫁给美国白种人，她生出来的儿子，头发是黑的还是黄的？这就是标准的遗传学。孟德尔就是通过豌豆的性状发现了遗传的现象。假设一个豌豆是绿色的，和一个黄色的豌豆荚杂交后，得到了什么颜色的豌豆呢？可能是绿的，可能是黄的。如果是绿的豌豆，那么这个豌豆还是携带了黄色的基因，在它进行下一代杂交时，可能会显现黄色基因。

我们都是“碱基”生命

虽然孟德尔发现了这个规律，但他没有搞清楚究竟什么控制了豌豆的性状。直到DNA遗传物质的发现。20世纪50年代，女生物科学家富兰克林发现了DNA的结构。另外两位科学家沃森与克里克根据DNA结构做了进一步解释和完善，破解了DNA密码，并获得了诺贝尔奖。

基因是整个基因组上的小片段，决定了生物某一部位的特殊功能。基因通过“翻译”蛋白质发挥作用。人身体中有许许多多的蛋白质可以相互作用，形成一个很复杂的网络。比如：血红蛋白在肺里可以结合氧气，在身体当中可以释放氧气；胃里面也有胃蛋白，帮助吃进去的食物消化吸收；另外，还有角蛋白，许许多多的角蛋白结合一起变成坚硬的结构，比如说指甲、牛角等都是角蛋白组成的。世界上很多的生物基因有很大的区别，但是科学家认为，基因是一脉相承的，不同的生物有着同样的遗传基础就是A、C、T、G，所以，科学家对基因密码的解读也非常统一。

有争议的“转基因”和有趣的“突变”

很多生物虽然性状区别很大，但相同基因比例很高。大家能想象一个小果蝇和一个美女之前有多少基因是相同的吗？答案是：50%。人类和猴子相同基因高达96%。基于这个原理，我们就会想到，是否可以用一个生物的基因改造另外一个生物呢？这就是当下非常有争议，也是非常火热的“转基因”。

转基因已经在科学实验中有所运用。比如，通过基因表达蛋白质，形成特殊的玉米，这样昆虫食用后就会死亡，但对人类来说没有害处。或者利用转基因的大肠杆菌做成胰岛素，可以挽救很多糖尿病人的生命。

还有一种基因改变的现象，叫做基因突变。运用到科学试验中，叫做“获得性功能”。比如，科学家通过分析几百种狗的基因组，发现可以控制狗毛的长短。于是，就有了西施、博美这样的犬类品种。这样的“突变”丰富了我们人类的生活。

为什么全世界的牦牛都是黑的？

曾经有位德国哲学家叫恩特斯·迈尔，90岁的时候他转向自然科学，整理出达尔文进化论的逻辑架构。他最后一篇科学论文发表于2005年，去世前前3个月，102岁的时候写的文章，阐述了自然界中最重要的变化是自然选择的理论。

通过在青藏高原的研究，我认为达尔文是正确的。比如，在上海个子高、身强力壮的男人，到了青藏高原完全无法适应高原环境，优势完全体现不出来。这就是自然的选择。今天，我们在探讨基因的时候，再也不提优秀的基因。就像哲学所探讨的那样，没有绝对的优势，也没有绝对的劣势。我们只提“适应”，能够适应环境变化的基因就是优秀基因。

我们再用哲学中，整体与个体的关系思考生物的变化。假使你三个月前考取了复旦大学，三个月以后你拿着照片材料来报道，但是少了一胳膊，或者一条腿。哲学老师会问，现在的你还是三个月之前的你吗？假如你有一段基因序列有1000个碱基，如果其中一个丢失了，变成了999个，这个基因还是不是原来的基因？人类掌握了基因编辑技术，做到单点突变。那么基因改变后的物种还是原来的物种吗？

达尔文先生在他著名的《家养动物进化论》中论述了这样一个问题：为什么全世界的牦牛都是黑色的呢？原来的黑马由于基因中一个碱基的变化，而诞生了一批白马，为什么这么多年牦牛还是没有变化呢？我开玩笑的认为，因为雪山是白的，如果牦牛也是白的，那么公牛和母牛之间如何发现彼此，然后谈恋爱呢？这好像又变成了哲学话题。所以科学和人文始终都是息息相关的，更多有趣有益的课题也等待着大家的探索与思考。