女科学家新说进化论——《生物共生的行星》

说起世界著名的女科学家，大多数人首先想到的是居里夫人。接下来，可能会有简·古道尔、雷切尔·卡森、吴健雄、芭芭拉·麦克林托克、多萝西·霍奇金，当然还有2015年诺贝尔奖得主、众所周知的杜有友。

然而，一位女科学家也应该是众所周知的。她就是著名的美国生物学家玛格丽丝·古里斯。玛格丽特出生于1938年。她14岁进入芝加哥大学学习。她于1960年获得威斯康星大学遗传学和动物学硕士学位，并于1965年获得加州大学伯克利分校遗传学博士学位。她在学术界最了解的是她对“共生理论”的贡献。1983年，她当选为国家科学院院士，并于1999年获得国家科学奖章。

马古利斯古里斯(网络图)

1998年，玛格丽丝出版了《共生的星球——进化的新景观》，这本书带有强烈的非传统色彩。然而，作者有一种崇高的精神，她希望她的关于行星生命和行星进化的书能教读者用一种全新的生命观来看待她毕生致力于的系列内蕴学说(SET)和盖亚假说。SET和盖亚假说以及两者联系形成的核心理论是她生命研究的重要课题。

根据玛格丽丝的描述，当她还在研究生院的时候，她觉得细胞核中的基因决定动物和植物的所有特征的想法有点太多，有点太确定，也太简单。花朵和眼睛是如何从随机的基因突变进化而来的？”她还意识到，对遗传学和化学之间联系的强调给科学家带来了一个不必要的狭隘视野，导致他们过于关注原子核而忽略了一些新发现和新见解——这也是玛格丽丝跳出这个恶性循环的起点，尽管它始于非主流领域。

到1963年，许多研究论文都提到，卵子的细胞质因子显示出位于细胞核外的神秘基因。一些研究人员描述的其他实验表明，质粒和线粒体这两种位于细胞包膜内但在细胞核外的细胞器，对遗传也有显著影响。正如胚胎学家和植物学家一再指出的那样，在植物和动物的卵细胞中，细胞质基因或细胞质因子不在细胞核中，但仍参与控制后代的性状。核外因素对有氧呼吸(线粒体)和叶色(叶绿体)有重要影响。换句话说，基因不一定都在细胞核中，动植物的一些细胞遗传学因素是分散的。

《共生星球》中文版封面(网络图)

在沿着上述路线进一步研究之后，玛格丽丝逐渐明确了一个观点:细胞中有双重遗传系统；几位被主流生物学家视为“替代品”的高级研究人员提出的一个假设是正确的——无核部分和它们的特殊遗传实际上是过去独立生活的细菌的残余。在他们看来，不同的生命形式为了共同的利益而相互合作，生物体接触并长时间生活在一起，这在某些情况下会导致“共生起源”:新细胞和新组织的出现；通过共生和融合，新的器官和物种形成了。玛格丽丝证明了这是进化中最基本的事实之一。她认为，过去甚至现在进化过程中出现的大多数新事物都是直接源自共生现象。

这无疑对人们认为的进化的主要机制——基因的随机突变——是一个巨大的挑战。在《生物共生的行星》一书中，玛格丽丝用诗意的语言作了如下描述:“共生在进化中的重要性的发现迫使我们修正了早期核中心主义的进化被视为类似动物之间的血腥斗争的观点。自然界的现实可能是一枚“染红的棋子”，但对个体的意外漠视并不能排除这样一个事实，即共生始于不同生命形式之间的艰难结合，这可能是主要进化和创新起源的主要背景。......细胞生活在彼此的身体里，这比人类有性生殖更深层次的渗透和同化。它创造了一切，从红花、绿叶、春光、温暖湿润的动物身体到地球的全球联系。”

根据人们所理解的传统概念，任何生物的历史通常都是由家谱来描述的。系谱树通常从地面向上生长:许多不同的谱系从一根树干分支出来，每一个都来自一个共同的祖先。然而，共生理论指出，这样一棵生命之树是对过去历史的理想化描述。事实上，生命之树通常以自己的方式生长。物种聚集在一起并融合形成一个新的生物，这个生物必须重新开始。生物学家称合并的分支——无论是血管、根还是菌丝——为“吻合”。平行地，分支形成一个“网”。生命之树是一个弯曲的、扭曲的有生命的实体。它的地下根与空中的树枝相连，产生奇怪的新果实和杂交品种。

蘑菇在森林中更常见，它们与邻近树木的根部相连，并共存(网络图)

玛格丽丝指出，虽然并联很少见，但它和分支连接一样重要。共生，像性一样，把先进化的生物带到一起，形成新的伙伴关系。类似地，一些共生现象是具有稳定和可遗传特征的长期联系。其他人会在短时间内化解这种共生关系。每一代遗传学中连续有机体之间的相互作用对任何教科书中的生命之树提出了质疑。

1967年，在15次拒绝和一份丢失的手稿之后，玛格丽丝关于SET的最早和最完整的陈述最终以“有丝分裂的起源”的标题发表在《理论生物学杂志》上。后来，她将这篇论文扩展成了一本书《真核细胞的起源》。这本书的出版在生物学领域引起了巨大的震动。玛格丽丝和她的理论遭到了广泛的嘲笑和嘲弄。

有一次，她把一份手稿发给一个同事征求意见，这个人的回答是:“滚出我的领域！”多年后，一位植物学教授回忆道:“当我还是一名大学生时，两个理论经常被引用作为反例，以表明科学假说有多牵强——一个是大陆漂移理论，另一个是内共生理论。”

然而，玛格丽丝，一个“激进”的共生创始人，一直坚持这个“不受欢迎”的想法，并不断“在生物学的尘埃角落收集证据”。她确信，在那个看似荒谬的假说的脚本中，古代合并的遗迹可以在所有有核细胞的现代行为和化学反应中被检测到。

多里安·萨根用双手画了一个共生的比喻。图片中的五个手指分别代表一大类生物。除了细菌，这只生命之手的每个手指都有多个共生细菌祖先(网络图)

幸运的是，在沉默了10年后，SET被主流生物学界部分接受。这主要是因为分子生物学家比较了线粒体、叶绿体和细菌基因，发现它们有很高的同源性，但这足以解释这个问题。1983年，玛格丽丝被选入美国国家科学院，并成为俄罗斯自然科学院的三名美国成员之一。1998年，在获得国家科学奖章奖的前一年，玛格丽丝在他的书《共生的星球》中写道:“今天，我惊讶地看到一个简明的SET版本作为一个被证实的真理被纳入高中和大学教科书。”《自私的基因》一书的作者、英国著名生物学家理查德·道金斯(Richard Dawkins)称赞她“以超凡的勇气和毅力坚持了她对内相生物起源的假设，并最终实现了她从异端到正统的转变”。

20世纪70年代，在SET被初步认可后，玛格丽丝对相关问题进行了更深入的思考:也许应该扩大内共生理论的应用范围。它不局限于原始细菌和真核细胞，而是更广泛地存在于各种生命之中。较大的生物体及其新的器官和器官系统也可能通过共生起源进化而来。换句话说，也许共生是进化的基本驱动力，而个体之间的生存竞争是次要的。

上述观点与盖亚假说的创始人詹姆斯·洛夫洛克非常一致。洛夫洛克认为，地球大气、地球表面岩石和水的气体成分经常受到生物生长、死亡、新陈代谢和其他活动的调节。1975年，玛格丽丝和洛夫洛克联合发表了一篇论文，正式建立了盖亚假说的框架:地球上的所有生命和大部分非生命物质形成一个复杂的整体，维持一定的环境条件，以便生命能够在其中生存。简而言之，地球的生物圈(生命存在的地方)被视为一个单一的自我调节的实体:地球是有生命的。玛格丽丝学院的学生格雷格·欣克尔打趣道:“盖亚假说正是从太空中看到的生物的共生现象！”

原标题是“反腐理念中的不寻常的女性英雄”，蝌蚪君重印时删节了)