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“生命的本质是什么?人的存在有何意义?我是谁?从哪儿来?又要到哪儿去?我们生来就是自私的?”别误会,老师不是要跟同学们]探讨哲学,一切的问题都要从英国作家理查德·道金斯1976年出版的《自私的基因》这本书说起。作者在书中提出了一个惊世骇俗的观点——“一切生物,包括人类,都只是基因的生存工具。任何生命体,都是基因建造和操纵的一台机器”看完这两句话,你定吓坏了。在苏教版六年级《科学》下册第2单元《遗传变异》的第3课《寻找遗传与变异的秘密》》中,同学们了解了生物的遗传与变异和基因有着密切联系,那理查德.道金斯为什么说一切生物都只是基因操控的机器呢?难道基因才是生物的统治者?人类能否摆脱这种操控?
别着急,接下来,就请同学们]跟着南京市鼓楼区赤壁路小学吴雯婧老师走进本期“加油科学课”共同探秘“自私的基因——病毒的遗传和变异”!
20世纪中叶,人们在生物体内发现了遗传信息的基本单位——基因。对于一个生物来说,某个基因可能就会决定它的身高、体重、眼睛的颜色以及行为方式。每个生物都可以看成是各種基因的不同组合,繁衍就相当于把父母体内的基因各自复制一半,然后把两者重新合成一个新的基因组合。理论上说,我们的长相应该一半像爸爸,一半像妈妈。但是,生活中,常有人这样对我们说——“你长得和你爸爸一模一样”“你妈妈的基因真强大,连单眼皮都遗传给你了”。这里的“一模一样”和“基因强大”是不是就意味着爸爸或者妈妈一方的基因是“自私”的呢?
其实,所谓“自私的基只是一种拟人的修辞手法,因为基因本身并不会思考,基因唯一知道的就是不停地复制自己。按照达尔文的生物进化论,大自然的优胜劣汰是为了筛选出更优秀的生物个体。客观上说,只要有利于生存的基因复制得越多,那么,越优秀的生物就会在漫长的自然选择和竞争中存留下来。这才是真正的“物竞天择,适者生存”。那么,经过千百万年的进化后,生物都保留了哪些“自私”的基因呢?
我国是水稻的发源地,在长达7000多年的驯化过程中,水稻演化出了籼稻和粳稻两大亚种。但是,目前的杂交水稻都集中在单一亚种之间,比如袁隆平爷爷研发的杂交水稻、绿色超级稻等,都是在籼稻亚种之间进行的杂交。为什么不把籼稻和粳稻的优点杂交在一起呢?这是因为一旦籼稻和粳稻杂交,水稻会出现花粉不育、小穗结实率低、籽粒不饱满等杂种不育现象,通常有50%左右不能结实。粳稻和南方野生稻进行杂交后,粳稻的“自私基因”将南方野生稻的配子杀死,同时保护了自己的配子,这就是自私现象。
动物世界就更复杂了。蚂蚁的每个群落所有成员都是一母(蚁后)所生,它不干活,唯一需要做的事情就是繁殖后代。后代里,雄性负责交配,雌性则会分化为不同的类型,有的负责寻找食物,有的负责养育后代,还有的负责防卫和战斗,它们统称为“职蚁”。看起来,蚁后总是奴役子女来满足私欲,职蚁们则显得非常无私,不仅任劳任怨地工作,必要的时候还会牺牲自己。但是,这其实是“自私”的基因伪装出来的假象:职蚁不仅不是女王的奴隶,恰恰相反,它们主动喂养有生殖能力的女王,驱使女王提高繁殖力。而雄性不论基因多优异,在和女王交配后都会死亡。所以,在蚂蚁大家族中,职蚁们的“无私”反倒是基因“自私”的体现。
而人类的“自私”之处则表现在不同的亲戚血缘关系远近,表现出来的关心程度也会有很大的差别,比如父母对子女的爱。从生物学角度来说,子女身上有父母各一半的基因。但在自然界,与其说父母关心爱护自己的子女,不如说父母体内的基因“要求”父母保护好子女体内同样的基因。更严谨地说,父母对子女的关心爱护是一种“投资”目的就是为了让自己的基因更广泛地遗传。所以,父母之爱总是最深的,其次是兄弟之爱,然后是其他亲戚的关爱。这么说,人类的情感都被基因所操控了?
其实不然。人类在漫长的历史长河中进化出来两样东西:一样叫作文化,另外一样叫作理性。有了这两样武器之后,我们已经彻底地摆脱了基因的束缚,我们可以不必时时刻刻按照我们的生物本能来行动。所以,哪怕我们体内的基因是“自私”的,但是这也并不妨碍我们可以产生无私的道德观念,并且认为这才是我们值得追求的目标。事实上,正是因为我们能够克服自己的生物本能,才更加凸现了人类思想的可贵。
今年春节,全世界的目光都聚集到了一个摸不清“脾气”的病毒新型冠状病毒上。因为它的出现,热热闹闹的街道变得异常安静,人山人海的商场变得空无一人。大人们每天醒来的第一件事就是浏览新闻和朋友圈,关注疫情发展动向。孩子们没有串门,没有聚会,没有旅行,甚至环能按时上学。一时间,新型冠状病毒成为全人类的“公敌”,它们“自私”的行为就让人既害怕又好奇。接下来,让《科学大众》杂志的小记者来到第一现场,采访一下这些“坏家伙”!
新型冠状病毒,你们长得像皇冠一样美丽,为何要害人?
害人?哼,别冤枉我们!我们只是在地球上混口饭吃而难道只允许其他生物生存,不允许我们病毒生存吗?
可是,你们已经威胁到我们人类的生命,你们太自私了!
自私?我们不懂什么叫自私,我们只知道,要想好好地存活下去,就要住在你们的细胞里。有了细胞这个家,我们就可以安心繁殖,我们的家族才可以永存!
你们是怎么做到在细胞里面繁殖的?就不怕我们人类的免疫系统吗?
免疫系统?一开始进攻是有些困难,不过很快我们就找到了策略——我们病毒的遗传没有你们人类的那么复杂。由于没有细胞结构,只有一件名叫蛋白质的衣服披在外面。一到“家”(细胞),我们就会把外面的衣服脱下来,暴露出自己的遗传物质,再找到细胞核这个好帮手,它们自然会来帮助我们复制繁殖的!
可恶!那你们为什么要四处传播?
个人的细胞怎么能住下我们家族那么多成员?我们当然要想办法顺着你们的飞沫、接触出去找新家。
哼!你们别想了,科学家们已经在研制疫苗,到时候你们就完蛋了! 真是天真的孩子,你们会研制疫苗,我们就不会进化再变异了?不是我吹牛,我们家族世世代代都会在遗传的时候悄悄变异而变得更强大呢!还记得SARS病毒吗?它们可是我们家族的老前辈,当年的“丰功伟绩”至今口口相传。在这点上,我们新型冠状病毒可不能认输!
走着瞧,你们这些“自私”的病毒,我们一定会胜利的!
别白费力气了,要知道你们人类,哦,还有动物,你们的遗传可不像我们脱个蛋白质衣服这么简单。还是先在家试着提取自己的DNA,看看有没有我们家族的遗传物质厉害吧!哈哈哈哈……
在家提取自己的DNA?这怎么做?
实验材料
自己的唾液、玻璃杯1个、洗涤剂(洗衣粉或洗洁精均可)、食用盐、果汁(酸性)、75%酒精、吸管1根、牙签1根。
实验过程
1.在玻璃杯里吐入唾液,滴入几滴洗涤剂,倒入一些果汁,撒入一点盐,摇晃均匀(这时,细胞已经破裂成碎片)。
2.把酒精瓶放在装有冰块的杯子里,对酒精进行预冷处理。再把预冷的酒精沿着吸管慢慢加入以上的混合物中(DNA是不溶于酒精的,酒精是将DNA与蛋白质分离的关键,该步骤需要轻柔一些)。
实验现象
在加入的过程中,你发现会有一团黏稠物(或类似絮状物)形成,那就是你的专属DNA,用牙签挑起来仔细观察吧!
DNA饰品
你还可以选择挑一些出来,放到小容器里,放上酒精封存起来,做成一个DNA小饰物。
听了小记者和新型冠状病毒的对话,我们可以確定新型冠状病毒是极其“自私”的。它们不仅可以利用人类的细胞快速遗传,还能在遗传的过程中变异,让自己更强大。但是,换个角度来看,病毒和地球上的其他生物一样也要生存,它们不断地进化,同时不断地入侵生物细胞,利用这些生物细胞复制更多的病毒,使自己的家族得以生存,这是个很正常的现象,只是人类往往要为此付出一定的代价。如果你感到发烧或浑身酸痛,这恰恰说明了你的免疫系统在发挥作用。不过,有很多时候,只靠我们自身的免疫系统是无法完全战胜病毒的。
当然,随着病毒不断进化、基因突变,除了艾滋病病毒、SARS病毒、新型冠状病丰毒等,我们以后还会碰到各种新型病毒,我们能做的就是养成良好的健康习惯,如勤洗手、戴口罩等,增强体育锻炼,提高自身免疫力。遇到疾病时,科学看待问题,及时就医,不要让病毒这样“自私”的基因有可乘之机。想要了解更多关于基因“自私”的秘密,可以和你的小伙伴一起去阅读理查德道金斯《自私的基因》这本书,或者观看有关基因的电影,如《绿巨人浩克》《侏罗纪世界》系列等,相信你会有更多见解!
(责任编辑:陆艳)
吴雯婧
南京市鼓楼区教师,多次在市、区级教育论文及案例评比中获奖。兼任校科技辅导员,组织学生参加各项科技活动和竞赛,多次在金钥匙、科创、“五小”“四个一”比赛中获得佳绩。
别着急,接下来,就请同学们]跟着南京市鼓楼区赤壁路小学吴雯婧老师走进本期“加油科学课”共同探秘“自私的基因——病毒的遗传和变异”!
20世纪中叶,人们在生物体内发现了遗传信息的基本单位——基因。对于一个生物来说,某个基因可能就会决定它的身高、体重、眼睛的颜色以及行为方式。每个生物都可以看成是各種基因的不同组合,繁衍就相当于把父母体内的基因各自复制一半,然后把两者重新合成一个新的基因组合。理论上说,我们的长相应该一半像爸爸,一半像妈妈。但是,生活中,常有人这样对我们说——“你长得和你爸爸一模一样”“你妈妈的基因真强大,连单眼皮都遗传给你了”。这里的“一模一样”和“基因强大”是不是就意味着爸爸或者妈妈一方的基因是“自私”的呢?
其实,所谓“自私的基只是一种拟人的修辞手法,因为基因本身并不会思考,基因唯一知道的就是不停地复制自己。按照达尔文的生物进化论,大自然的优胜劣汰是为了筛选出更优秀的生物个体。客观上说,只要有利于生存的基因复制得越多,那么,越优秀的生物就会在漫长的自然选择和竞争中存留下来。这才是真正的“物竞天择,适者生存”。那么,经过千百万年的进化后,生物都保留了哪些“自私”的基因呢?
我国是水稻的发源地,在长达7000多年的驯化过程中,水稻演化出了籼稻和粳稻两大亚种。但是,目前的杂交水稻都集中在单一亚种之间,比如袁隆平爷爷研发的杂交水稻、绿色超级稻等,都是在籼稻亚种之间进行的杂交。为什么不把籼稻和粳稻的优点杂交在一起呢?这是因为一旦籼稻和粳稻杂交,水稻会出现花粉不育、小穗结实率低、籽粒不饱满等杂种不育现象,通常有50%左右不能结实。粳稻和南方野生稻进行杂交后,粳稻的“自私基因”将南方野生稻的配子杀死,同时保护了自己的配子,这就是自私现象。
动物世界就更复杂了。蚂蚁的每个群落所有成员都是一母(蚁后)所生,它不干活,唯一需要做的事情就是繁殖后代。后代里,雄性负责交配,雌性则会分化为不同的类型,有的负责寻找食物,有的负责养育后代,还有的负责防卫和战斗,它们统称为“职蚁”。看起来,蚁后总是奴役子女来满足私欲,职蚁们则显得非常无私,不仅任劳任怨地工作,必要的时候还会牺牲自己。但是,这其实是“自私”的基因伪装出来的假象:职蚁不仅不是女王的奴隶,恰恰相反,它们主动喂养有生殖能力的女王,驱使女王提高繁殖力。而雄性不论基因多优异,在和女王交配后都会死亡。所以,在蚂蚁大家族中,职蚁们的“无私”反倒是基因“自私”的体现。
而人类的“自私”之处则表现在不同的亲戚血缘关系远近,表现出来的关心程度也会有很大的差别,比如父母对子女的爱。从生物学角度来说,子女身上有父母各一半的基因。但在自然界,与其说父母关心爱护自己的子女,不如说父母体内的基因“要求”父母保护好子女体内同样的基因。更严谨地说,父母对子女的关心爱护是一种“投资”目的就是为了让自己的基因更广泛地遗传。所以,父母之爱总是最深的,其次是兄弟之爱,然后是其他亲戚的关爱。这么说,人类的情感都被基因所操控了?
其实不然。人类在漫长的历史长河中进化出来两样东西:一样叫作文化,另外一样叫作理性。有了这两样武器之后,我们已经彻底地摆脱了基因的束缚,我们可以不必时时刻刻按照我们的生物本能来行动。所以,哪怕我们体内的基因是“自私”的,但是这也并不妨碍我们可以产生无私的道德观念,并且认为这才是我们值得追求的目标。事实上,正是因为我们能够克服自己的生物本能,才更加凸现了人类思想的可贵。
今年春节,全世界的目光都聚集到了一个摸不清“脾气”的病毒新型冠状病毒上。因为它的出现,热热闹闹的街道变得异常安静,人山人海的商场变得空无一人。大人们每天醒来的第一件事就是浏览新闻和朋友圈,关注疫情发展动向。孩子们没有串门,没有聚会,没有旅行,甚至环能按时上学。一时间,新型冠状病毒成为全人类的“公敌”,它们“自私”的行为就让人既害怕又好奇。接下来,让《科学大众》杂志的小记者来到第一现场,采访一下这些“坏家伙”!
新型冠状病毒,你们长得像皇冠一样美丽,为何要害人?
害人?哼,别冤枉我们!我们只是在地球上混口饭吃而难道只允许其他生物生存,不允许我们病毒生存吗?
可是,你们已经威胁到我们人类的生命,你们太自私了!
自私?我们不懂什么叫自私,我们只知道,要想好好地存活下去,就要住在你们的细胞里。有了细胞这个家,我们就可以安心繁殖,我们的家族才可以永存!
你们是怎么做到在细胞里面繁殖的?就不怕我们人类的免疫系统吗?
免疫系统?一开始进攻是有些困难,不过很快我们就找到了策略——我们病毒的遗传没有你们人类的那么复杂。由于没有细胞结构,只有一件名叫蛋白质的衣服披在外面。一到“家”(细胞),我们就会把外面的衣服脱下来,暴露出自己的遗传物质,再找到细胞核这个好帮手,它们自然会来帮助我们复制繁殖的!
可恶!那你们为什么要四处传播?
个人的细胞怎么能住下我们家族那么多成员?我们当然要想办法顺着你们的飞沫、接触出去找新家。
哼!你们别想了,科学家们已经在研制疫苗,到时候你们就完蛋了! 真是天真的孩子,你们会研制疫苗,我们就不会进化再变异了?不是我吹牛,我们家族世世代代都会在遗传的时候悄悄变异而变得更强大呢!还记得SARS病毒吗?它们可是我们家族的老前辈,当年的“丰功伟绩”至今口口相传。在这点上,我们新型冠状病毒可不能认输!
走着瞧,你们这些“自私”的病毒,我们一定会胜利的!
别白费力气了,要知道你们人类,哦,还有动物,你们的遗传可不像我们脱个蛋白质衣服这么简单。还是先在家试着提取自己的DNA,看看有没有我们家族的遗传物质厉害吧!哈哈哈哈……
在家提取自己的DNA?这怎么做?
实验材料
自己的唾液、玻璃杯1个、洗涤剂(洗衣粉或洗洁精均可)、食用盐、果汁(酸性)、75%酒精、吸管1根、牙签1根。
实验过程
1.在玻璃杯里吐入唾液,滴入几滴洗涤剂,倒入一些果汁,撒入一点盐,摇晃均匀(这时,细胞已经破裂成碎片)。
2.把酒精瓶放在装有冰块的杯子里,对酒精进行预冷处理。再把预冷的酒精沿着吸管慢慢加入以上的混合物中(DNA是不溶于酒精的,酒精是将DNA与蛋白质分离的关键,该步骤需要轻柔一些)。
实验现象
在加入的过程中,你发现会有一团黏稠物(或类似絮状物)形成,那就是你的专属DNA,用牙签挑起来仔细观察吧!
DNA饰品
你还可以选择挑一些出来,放到小容器里,放上酒精封存起来,做成一个DNA小饰物。
听了小记者和新型冠状病毒的对话,我们可以確定新型冠状病毒是极其“自私”的。它们不仅可以利用人类的细胞快速遗传,还能在遗传的过程中变异,让自己更强大。但是,换个角度来看,病毒和地球上的其他生物一样也要生存,它们不断地进化,同时不断地入侵生物细胞,利用这些生物细胞复制更多的病毒,使自己的家族得以生存,这是个很正常的现象,只是人类往往要为此付出一定的代价。如果你感到发烧或浑身酸痛,这恰恰说明了你的免疫系统在发挥作用。不过,有很多时候,只靠我们自身的免疫系统是无法完全战胜病毒的。
当然,随着病毒不断进化、基因突变,除了艾滋病病毒、SARS病毒、新型冠状病丰毒等,我们以后还会碰到各种新型病毒,我们能做的就是养成良好的健康习惯,如勤洗手、戴口罩等,增强体育锻炼,提高自身免疫力。遇到疾病时,科学看待问题,及时就医,不要让病毒这样“自私”的基因有可乘之机。想要了解更多关于基因“自私”的秘密,可以和你的小伙伴一起去阅读理查德道金斯《自私的基因》这本书,或者观看有关基因的电影,如《绿巨人浩克》《侏罗纪世界》系列等,相信你会有更多见解!
(责任编辑:陆艳)
吴雯婧
南京市鼓楼区教师,多次在市、区级教育论文及案例评比中获奖。兼任校科技辅导员,组织学生参加各项科技活动和竞赛,多次在金钥匙、科创、“五小”“四个一”比赛中获得佳绩。