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为什么知识技能不可遗传?

科普小知识2022-06-16 18:08:20
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因为“本能”所需的信息是由DNA储存的,所以它的形成过程非常漫长,需要几千年的时间。一旦形成,变化非常缓慢。更重要的是,储存在DNA中的这类信息的数量也非常有限,这只能保证最基本的生活需求。

我们一生中有很长一段时间要学习。随着年龄的增长,我们的知识和经验变得越来越丰富,我们的技能变得越来越丰富,我们的技能变得越来越精致。如果老年痴呆症没有发生,当人们到了生命的尽头,他们往往拥有最丰富的知识和经验,对世界了解最深。

然而,一旦一个人去世,我们一生努力获得和积累的知识、经验、技能、思想和想法都将与这个人一起消失,不能“传递”给下一代。

因此,新生的孩子必须从头开始,花大量时间学习。随着科学技术的快速进步,人类积累了越来越多的知识,需要学习的东西也越来越多。在学校学习时,学生一般不创造财富(包括精神财富和物质财富),而是消耗大量的社会资源。为了获得工作所需的知识,社会必须为每一代人付出巨大的代价。

如果一个人的知识和技能能被继承就好了。社会可以节省这笔巨大的开支,学生们十多年来最宝贵的青春不必花在学校里。此外,基于上一代的知识和经验,我们只需要增加新的知识。这种代代相传的积累可以丰富精神财富。例如,这一代人可以学习天文学,下一代人可以学习化学。掌握每一门科学不需要几代人的时间。但是科学告诉我们这是不可能的。

有些人可能会问,有些技能不是可以遗传的吗?许多动物天生具有某种能力。例如,蜘蛛不用学习就能织网。蚊子不必学会吸血。蝴蝶出茧飞翔。小鱼孵化后会游泳。从蛋里孵出的小乌龟会爬上来,并且知道爬向大海的方向。哺乳动物幼崽出生时被哺乳。羔羊出生后不久就会站起来,几天后就会跑起来,依此类推。

既然这些能力是遗传的,而不是后天习得的,为什么我们不能想办法把人类的知识和经验“打包”到遗传物质(脱氧核糖核酸,或称DNA)中,并传给下一代呢?

问题是,我们的遗传物质DNA所携带的信息和上面提到的知识和技能是两种不同的信息。它们以不同的方式存储在不同的材料中,不能相互“下载”。我们的生殖细胞只能传递储存在DNA中的信息。

对大多数动物来说,遗传物质脱氧核糖核酸有两种功能。一是为健身提供蓝图。它是否发育成八条腿的蜘蛛、六条腿的昆虫、一条鱼、一只鸟、一种动物和一个人,都是由这个蓝图决定的。第二,遗传物质还必须提供生物体生存和繁殖所需的基本能力。例如,为了生存,昆虫必须能够移动、进食(包括捕食和必需的技能)、逃离危险、交配和产卵来繁殖。所有这些技能必须是与生俱来的,不需要学习。此外,低等生物也必须如此,因为它们没有足够发达的神经系统来学习某些技能。

这种不需要学习的先天能力被称为“本能”。但长期以来,“本能”这个词成了一个避难所。似乎在这些技能被称为“本能”之后,它们已经被解释过了,没有必要解释“本能”。

事实上,“本能”也需要解释。由于这些技能可以传给下一代,信息必须以某种方式在受精卵中传递。从我们目前的知识水平来看,这些信息存在于DNA中,并由受精卵中的蛋白质因子来“解释”。脱氧核糖核酸携带生命所需的所有蛋白质的编码信息,以及一个“开关”,它激活每一种蛋白质,使之真正“表达”(蛋白质是根据脱氧核糖核酸的编码合成的)。受精卵分裂成不同的细胞后,不同细胞中的蛋白质因子(也是由DNA编码的)决定了这些细胞中某种蛋白质出现的时间和数量。通过这种方式,有序表达的各种蛋白质(在空间和时间上)可以相互合作形成生物反射链,这将在接受某些外部刺激后产生相应的反应。由一系列这样的反射组成的行为就是我们所说的“本能”。本能是最简单的反射动作,是固定的和程序化的。

例如,刚孵出的小鸡不知道如何识别它们的母亲。它只是感觉到它附近的移动物体,并把它当成自己的母亲。这里感应到的运动信号被用作识别母亲和驱动运动系统跟随母亲的基础。因此,幼鸟可以像它们的母亲一样和人一起奔跑。蚂蚁根据其他蚂蚁的气味来区分自己。如果同一个巢中的一只蚂蚁被另一个巢中蚂蚁的气味所污染,它将会受到它以前的同伴的攻击。青春期性激素的分泌使生物体有追求异性的冲动。当动物哺乳时,催产素大量分泌,动物的母性表现出来。如果催产素的分泌被人为干扰,动物会忽略它们的孩子。所有这些反应程序都是事先安排好的。

因为“本能”所需的信息是由DNA储存的,所以它的形成过程非常漫长,需要几千年的时间。一旦形成,变化非常缓慢。更重要的是,储存在DNA中的这类信息的数量也非常有限,这只能保证最基本的生活需求。

随着动物的不断进化,神经系统变得越来越复杂。主动学习,即获得获得的知识和技能,是可能的。小虎需要向它们的母亲学习如何捕猎。即使人工老虎在它们面前,它们也不会抓到活鸡和活羊。猴子需要向成年猴子学习,用石头敲开水果的硬壳。鸟儿“唱歌”也是从它们的父母那里学来的。当涉及到人类时,学习的能力达到了顶峰。我们不仅可以学到很多知识,还可以思考、推理、预见和创新。

然而,通过学习获得的所有信息并没有存储在DNA序列中。所有精神活动的产物都以记忆的形式储存在大脑中。根据广泛接受的科学理论,记忆是神经细胞之间某些特定联系(即“突触”)的加强。来自外界的刺激被转换成神经信号,这些信号沿着大脑中的特定回路传递。这些电路中的神经连接也得到加强。如果这种强化的状态可以保持,那么它也可以被“读取”,也就是说,“记忆”就是“回忆”。大多数联系的加强都是短暂的,很快就会消失,被称为“暂时记忆”。这使我们的大脑能够快速消除不必要的信息。但是如果这种强化变得固定,它就会成为一种长期记忆,可以持续几天、几年甚至一生。

因此,我们一生的精神活动实际上正在改变我们大脑中神经细胞之间的联系(信号传递的途径及其强度)。这相当于改变计算机的硬件。在计算机的处理器中,电路的性质是恒定的,只有“开”和“关”两种状态。人脑的学习过程相当于强化处理器中的某些电路,弱化其他电路。这在当前的计算机中是不可能的(将来能够“学习”的计算机可能具有这样的功能)。“硬件”(即神经细胞及其连接)的这些变化不能转化为DNA序列的变化,因此这些信息不能传递给下一代。

但这并不完全是一件坏事。正是因为精神活动的产物,包括经验、思想和意见,不能被继承,所以每个人都有机会真正从头开始,成为一个新的人,成为真正的“我”,而不是上一代人生活(包括他们的思想)的延续。如果是这样,那将是一件非常可怕的事情。

此外,尽管这些精神财富不能通过生殖(即通过DNA)来继承,但人类有办法记录它们。通过语言、文字和录像,它们可以成为人类共同的精神财富,也可以被所有人学习,包括我们的后代。因此,作为一个整体,知识和经验是可以传递的。不仅如此,这些知识可以一代一代地积累起来,变得越来越丰富。传播方式不限于父母传给子女,而是向所有人开放。这是人类优于其他动物的地方。然而,对任何个人来说,都必须从头开始学习。这是生物结构和精神活动特征给我们带来的限制,是我们不能改变也必须接受的事实。