2018年7月2日 星期一

拉馬克的幽靈

Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck,1744,8,1-1829,12,18

相信並且試圖證明用進廢退的人從來也沒停過,事實上90年代就有科學家發現細菌可以主動為了適應環境而促進自身基因的突變;雖然被許多人嗤之以鼻,而我自己則傾向相信地球早期的生命其實遵循的是拉馬克式的演化邏輯(後記20220817)。2018年大學指考有一試題中又出現了拉馬克的幽靈,請看:

 
今年(2018)生物指考試題沒有任何題目涉及達爾文的演化論,顯然是出自命題者的刻意使然,實在有意思。(後記:2019年還是沒有演化論考題,但是卻出了一題所謂出台灣論;
 
 
這題勉強跟演化有關,惟在探討演化親緣性時是以特定關鍵基因;即此基因重要且不可或缺,其DNA序列的歧異程度來做判讀而非簡而化之曰某基因型。基因型只是族群基因庫內決定特定性狀的對偶基因的逢機組合,基因型本身並不能成為演化親緣關係的依據,例如你的O型血的基因型為ii,你絕不會認為有此基因型的個體都跟你有演化上的親緣關係。所以這題明顯不是在考演化,而是硬塞所謂的出台灣論而已)
 
本題最值得思考的問題是,病原體Y對噬菌體X與抗生素Z的生理變化 --- 抗生素Z的輸出蛋白是怎麼出現的?如果此膜蛋白會因為噬菌體X的選擇壓力而消失,顯示此輸出蛋白對病原體Y的正常生理機能運作沒有生存上的影響,由此可合理推測此輸出蛋白是被抗生素Z選擇出來的抗性機制。而科學家早已發現,當天擇壓力不存在時,相應的抗性機制也會消失。所以,整個故事的情節大約是這樣的:

病原體Y的族群中本就存在輸出蛋白這樣的遺傳變異,在抗生素Z的環境壓力下,具有此性狀的病原體Y獲得了生存優勢而大量繁殖,根據生態平衡原理,當環境中某一物種的族群過大時,通常會引來天敵藉以達成生態系的動態平衡;細菌的天敵之一就是噬菌體,而且只要是有細菌的地方通常就能找到噬菌體。演化過程從不偏向哪一方,當噬菌體X以輸出蛋白作為侵入病原體Y的捷徑時(為什麼?多啊!),原本的優勢現在卻變成缺點、被淘汰的對象了,但生命總會找到出口,於是沒有輸出蛋白的病原體Y又取得生存優勢可以大量繁殖了;直到人類將抗生素Z與噬菌體X同時施加在病原體Y的族群中,這才將死了病原體Y,但卻可以救活病人。讀到這裡,你會不會產生這個疑問:為何病原體Y寧可放棄輸出蛋白,以阻止噬菌體X的入侵為當務之急?抗生素Z不是同樣會殺死病原體Y?

不知道這樣的故事有沒有給大家一些啟示?
 
最後,這題有一些用字上的瑕疵。滲透,是指水過膜的擴散作用,抗生素過膜不能用滲透這個詞吧。此外,輸出蛋白語意上是出現在病原體Y聚集後共同產生的生物膜上,但圖解時此蛋白卻標示在病原體Y的細胞膜上。

後記:
有本新書也提到這個非達爾文式的演化觀點:

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