環境污染能否逼人類變異? 基因不易"迅速"改變

　　據媒體報道，生活在紐約和新澤西州間的哈德遜河中的大西洋小鱈，由于數十年來受到河道中排放的毒性污染物影響，在短短幾十年內就進化出了抗藥性，可以將毒素保存在脂肪中而不會對自身造成損害。科學家認為，雖然一般來講長期進化是自然選擇的結果，但這也是一個污染驅動進化的典型例子。
　　進化是個漫長的過程，為什么大西洋小鱈在短短幾十年內就進化了？環境污染導致物種變異，會給整個生態系統帶來什么樣的影響？會不會又導致人類的變異呢？
　　小鱈基因突變適應環境污染
　　遼寧日報：據國外媒體報道，生活在紐約和新澤西州間的哈德遜河中的大西洋小鱈，由于數十年來受到河道中排放的毒性污染物影響，在短短幾十年內就進化出了抗藥性，可以將毒素保存在脂肪中而不會對自身造成損害。是這種小魚的基因發生了改變嗎？
　　施鵬：這種情況同一些昆蟲對某些殺蟲劑產生一定抵抗力，或者細菌對抗生素產生抗藥性的現象類似。根據媒體的報道，我們可以了解到，這種大西洋小鱈對于河道中排放的毒性污染物產生了抵抗機制。
　　在河道受到持續污染的情況下，會有大量魚類死亡。這種大西洋小鱈作為魚類的一種，也受到了污染的影響，多數小鱈死亡了。然而，少數對污染更有抵抗性的小鱈存活了下來，并進行繁殖，使這種抗污染的基因傳承了下來。
　　遼寧日報：我看國外媒體的報道當中提到，變異后的變體基因抵抗污染物的聯結能力達到未變異前的5倍之多，是不是說這種大西洋小鱈進化了，更先進了？
　　施鵬：這里有一個認識誤區，很多人認為“進化”能夠使物種朝更加高級的方向演化。之所以有這樣的理解，可能是受中文對“evolution”翻譯的誤導。其實“進化”更確切的翻譯應該是“演化”。
　　人類是從猿類進化而來的，人類的大腦、智力，還有其他的很多方面可能看起來比較先進，但是我們人類在進化過程中也舍棄了一些別的東西，比如我們如果與猴子比爬樹、野外生存，就遠遠比不上它們。與其說是進步了，倒不如說各有所長，分別適應各自的生活環境。所以，即便這種變異后的小鱈抵抗污染物的能力達到未變異前的5倍之多，也只能說它們更加適應這種受污染的河道了。
　　遼寧日報：大部分人都認為進化是一個漫長的過程，通常在幾千年之久的時間里慢慢進行一些改變。為何這種小魚在短短幾十年內就進化了？
　　施鵬：有一點是值得肯定的，通常講的進化是一個漫長的過程，通常在幾百萬年、甚至幾億年之久的時間里慢慢進行一些改變。
　　達爾文的進化論認為，生物之間存在著生存斗爭，適應者生存下來，不適應者則被淘汰，這就是自然的選擇。地球生命從最初的生命體發展成為現有的多種多樣的生物，其實就是自然選擇的結果。
　　進化論所說的選擇除了自然的選擇，還有一種人工選擇。人工選擇最常見的例子就是家養動植物的馴化。現在的雞分為蛋雞和肉雞，牛分為耕牛和奶牛，豬也可分為瘦肉型的、生長型的等等品種，甚至還有寵物豬。以狗的進化為例，我們知道，現在這些家犬的祖先是狼。人類經過長期的馴化和品種化，形成了現在多種多樣的家犬品種。所謂的品種化，就是根據人類需要，比如想要個頭小的寵物狗，那么就專門挑選這種類型的狗交配，很快就能得到這樣的品種。人工選擇的選擇強度和定向性，是普通的自然選擇不能比擬的。
　　所謂的選擇強度就是環境給生物帶來的生存壓力的大小，為了適應環境的變化，生物自身會進行一系列的演變。如果環境變化的速度比較緩慢，我們可以認為選擇強度較弱，生物的演變速度也會比較緩慢；如果環境變化的速度較快，那么生物所面臨的選擇強度就會比較強，這樣會迫使一些生物在短期內發生變化。
　　這篇報道當中提到的小魚所面臨的選擇強度是非常強的，如果它不能夠在短期內適應河道中的毒性污染物，那么很有可能就會滅亡，所以在這種環境下，與抗污染相關的基因突變在短短幾十年內就能夠在群體中被固定下來，從而適應這種生存環境。
　　少數物種基因突變適應環境壓力
　　遼寧日報：環境污染加大了生物進化的選擇強度，促進了生物基因變化的速度，這對我們生物圈整體的發展有什么影響？
　　施鵬：我們無法給出一個數字來告訴大家自然選擇和人工選擇的壓力差異有多大。但是，我們可以想象一下，本來清澈的河流里加入了污染物，絕大多數魚都是不適應的。如果這種污染物是致命的話，那么多數魚類在短時間內就會大量死亡，以至于滅絕。只有少數物種中的某些個體含有突變的基因，在短期內適應了這種變化。更嚴重的是，這種污染不僅僅是對魚類，可能對其他生物也會有同樣的情況。這就意味著這條河流里的物種減少了很多，生物圈被破壞了。
　　從理論上來講，環境污染一方面會造成物種的滅絕；另外一方面，它也會造成一些新的物種的產生，來適應這種已經污染了的環境。但是我們目前所面臨的問題是，新的物種產生的速度遠遠低于物種滅絕的速度。
　　遼寧日報：現在有不少物種的滅絕都是我們人類對于環境的破壞導致的，它們無法適應環境的變化，因而滅絕了。
　　施鵬：更重要的一點，正如我剛剛講過的，這些污染物不僅是對一個物種的影響，它還會嚴重打破這條河流的生態平衡。它不僅僅會導致哪個物種的滅絕或者變異，還會導致其他一系列物種的滅絕，從而破壞了整個河流的生態系統。舉個例子，我們對于滇池的污染治理為什么如此困難？并不單單是因為這里的魚類滅絕了，而是這里的生態系統整體都受到了破壞，包括水里的微生物、水草、魚類。如果不是這樣，我們完全可以將別的地方的魚類放入這里進行養殖，從而恢復這里的生態系統。
　　其實這種災難性的破壞并不僅僅存在于河流當中，如今，當你聽說某地的森林被破壞、某物種滅絕，想到的并不僅僅是這些表面的損失，更重要的是與之息息相關的生態系統也遭到了破壞。我們知道，一個地方的生態系統的建立需要經過非常漫長的時間，一旦遭到破壞，要想恢復也不是一朝一夕能夠完成的。因此，環境污染對于生物圈來說是災難性的破壞，難以彌補。
　　高等生物人類相對穩定，基因不易“迅速”改變
　　遼寧日報：有專家認為，環境污染對人類造成的破壞程度遠遠超過以前的估計，它可能會引起基因突變，最終毀掉人類。
　　施鵬：這種說法有一定的道理，環境污染正在直接或者間接影響著人類。人類直接接觸的水、空氣等如果被污染的話，就會造成對人類的直接傷害；如果人類生存的生態圈，包括我們周圍的野生動植物滅絕，也會間接地影響人類的生存。
　　遼寧日報：如果這些變異的小魚被我們人類直接食用的話，其實就是對我們人類的直接傷害吧？
　　施鵬：人類直接食用這種小魚肯定會對身體造成傷害，這是毋庸置疑的。間接食用這種小魚也會有傷害。動植物都有一種富集效應，比如這種小魚如果被大魚吃了，這些污染物中的一些不能被消化的金屬元素在大魚的體內就會富集，等到人吃了大魚以后，可能比吃小魚對身體的傷害更大。
　　前一段時間有媒體報道一些魚翅的重金屬含量超標，人吃了以后導致中毒，也是類似的情況。
　　遼寧日報：從長期發展上來說，環境污染破壞著人類生存的生物圈，對于人類的生存和發展來說都是非常不利的。
　　施鵬：我們一直強調生物多樣性，假如物種越來越單一，對于人類的生存和發展來說都是非常不利的。
　　遼寧日報：在我們的認知當中，一般都是一些細菌和昆蟲能夠產生抵抗機制，如果像魚這樣的脊椎動物也會產生抵抗機制的話，人類是否也會借基因變異來適應這種變化？
　　施鵬：除了細菌和昆蟲，其實我們也發現了不少動物變異的案例，比如污染中的激素成分導致鱷魚、青蛙、北極熊和其他動物發生畸形變異，所以這種大西洋小鱈發生基因突變并不是罕見的。
　　之所以認為一些細菌和昆蟲能夠產生抵抗機制，是因為一般來說，低等生物，如微生物，更容易產生抵抗機制。低等生物的形態、結構是多變的，所以有著更強大的適應能力。相對于低等生物的多變，以人類為主的高等生物就顯得穩定許多，并不容易產生抵抗機制來適應環境的變化。但這并不是說高等生物就不會產生抵抗機制來適應環境的變化。
　　從理論上說，所有動物的基因都是會發生變化的，并不限定哪個種群。我們以基因序列上的變化和基因表達量上的變化為例：人類在出生前，從父母那里復制基因的過程中會出現一些變化，這些變化屬于基因序列上的變化，可能會導致一些先天疾病的產生。除了先天疾病的產生，我們從一些新聞中得知的一對黑人夫妻生出白人小孩的情況，也屬于基因序列上的變化。
　　人類在出生后，由于從父母那里遺傳了一些易感基因，這些易感基因可能不會變化，也可能導致疾病。一些人得了腫瘤就是基因發生了變化，它屬于基因表達量上的變化。
　　從理論上說，基因的突變是無處不在的。只是我們在檢測的過程中由于技術水平的限制，并不能夠全部檢測出來。
　　專家檔案
　　施鵬 博士，研究員，博士生導師。 2004年于中國科學院昆明動物研究所獲博士學位，同年赴美國密歇根大學進化和生態學系從事博士后工作，2007年起任德國人類營養學研究所研究科學家。現為中國科學院昆明動物研究所遺傳資源與進化國家重點實驗室學術帶頭人。主要從事進化基因組學和功能基因組學研究。目前主持包括國家自然科學基金重點項目、國家轉基因重大專項等多項國家級科研項目。現任中國遺傳學會動物遺傳專業委員會委員、云南省遺傳學會副理事長。