方舟子的Blog

最近有媒体报道称，某种功能饮料标注维生素B12含量为7.60微克，是成人日适宜摄入量（2.4微克）的3倍。中国农业大学食品科学与营养工程学院一名经常以“专家”身份接受媒体采访的副教授表示，“人体过量摄入维生素B12会产生毒副作用：有些人可能有过敏反应，甚至会出现过敏性休克；还会导致人体内叶酸的缺乏。”

但是根据美国医学科学院的报告，至今未发现过量摄入维生素B12会产生任何不良反应，所以没有设置每日摄入量的上限。例如，在一次临床试验中，试验对象每天口服1000微克维生素B12，长达5年，也未发现有任何不良反应。国内文献偶尔有注射维生素B12制剂导致过敏的报道，但那是注射，不是口服，很可能是由于制剂里的杂质导致的。不太可能有人会对口服一种必需营养素过敏，否则是难以生存的。至于说过量摄入维生素B12会导致人体内叶酸的缺乏，也是无稽之谈。维生素B12与叶酸并不构成竞争关系，相反地，维生素B12在体内能促进叶酸的再生。维生素B12在体内的许多功能，能被叶酸取代，如果摄入叶酸太多的话，会掩盖了维生素B12的缺乏。

因此不用担心维生素B12会摄入过多，该担心的是维生素B12摄入不足。维生素B12在人体内发挥着重要的作用，是红细胞形成、神经功能和DNA合成所必需的。如果缺乏维生素B12，人会感到虚弱、疲惫、没有食欲、便秘、体重减少，严重时患巨幼细胞贫血，大脑和神经系统出现严重的不可逆损伤，导致痴呆。只有动物性食物，例如肉、蛋、奶，才含有维生素B12，植物性食物里是没有的。某些植物性食物，例如螺旋藻，含有类似维生素B12的物质，但是不能被人体利用，被叫做伪维生素B12。食物中的维生素B12都和蛋白质结合在一起，人吃下去后，在胃里由胃酸和蛋白酶将维生素B12和蛋白质分离开，然后，分离的维生素B12与胃壁细胞分泌的一种糖蛋白结合在一起，在回肠末端被吸收进血液里。

从维生素B12在食物中的分布及其吸收过程，可以知道容易缺乏维生素B12的有这么几类人。一类是素食者。他们不吃动物性食物，当然无从摄入维生素B12。所以严格的素食者必然是维生素B12缺乏症患者，素食是不健康的。不过，现在素食者可以通过服用维生素B12制剂，或通过吃添加了维生素B12的食品来补充维生素B12。

一类是老人。50岁以上的老人大约有10～30%患有萎缩性胃炎，胃酸分泌不足，没法把食物中的维生素B12与蛋白质分离，也就没法吸收食物中的维生素B12。所以美国医学科学院建议，50岁以上的老人每天通过口服维生素制剂或维生素B12强化食品来补充维生素B12，因为维生素制剂或维生素B12强化食品里的维生素B12是分离的，老人即使患有萎缩性胃炎也可以吸收。这也可算是天然的东西未必比人造的东西好的一个例子。

年轻人也有可能患维生素B12缺乏症。例如如果患有胃、肠方面的疾病，会影响到对食物中的维生素B12的吸收，也需要通过口服维生素制剂或维生素B12强化食品来补充维生素B12。有的人患有一种叫做恶性贫血的自身免疫疾病，胃壁细胞遭到破坏，不能分泌与维生素B12结合的糖蛋白，也就没法吸收维生素B12，从而导致巨幼细胞贫血和神经系统损伤。这些人即使是口服维生素制剂也没法吸收维生素B12，只能是通过注射维生素B12来补充维生素B12。

人体摄入的维生素B12如果用不完，有一部分会在体内储存起来，主要是储存在肝脏内。一个成年人体内储存的维生素B12的量能够高达2～5毫克，足够人体使用好几年。所以通常认为维生素B12缺乏症不会很常见的。不过，调查表明，维生素B12缺乏症其实相当普遍，在一般人群中受影响的比例在1.5%到15%之间，许多人为何会患维生素B12缺乏症，原因不明。在这种情况下，补充维生素B12制剂，或用维生素B12强化食品，就显得很重要。以“专家”的身份妖魔化维生素B12强化食品，信口开河夸大维生素B12摄入过量的害处，是很不负责任的。

2014.1.15.

（《新华每日电讯》2014.1.17）

前面我们提到，美国普渡大学植物病理学退休教授唐·休伯博士声称在转基因作物中发现了一种全新的微生物，它不仅引起了大豆、玉米成批死亡，还能导致牲畜大批流产和人类疾病。他唯一的证据是用电子显微镜拍下的照片，模模糊糊的一团东西，据称就是这种不明病原体。但他拒绝交出病原体供鉴定，所以没法知道那究竟是什么东西，甚至连是否是生物都很成问题。很可能，那不过是无生命的杂质、晶体。

有一批科学家联名呼吁休伯博士交出“不明病原体”，到现在联名者已近500名。休伯未予理睬。假如有一天，休伯突然把病原体样本交了出来。再假如这个样本经过基因序列鉴定，发现是某种新型微生物。那么就能证明它就是一种病原体吗？不能，因为有可能这是一种无害的微生物。那么怎么证明一种微生物是某种疾病的病原体呢？

最早思考这个问题的是德国人雅各布·亨勒。亨勒培养了一个伟大的学生、细菌学的创始人之一罗伯特·科赫。科赫发现了一系列重大传染病的病原体，包括炭疽病、结核病、霍乱，特别是1882年结核杆菌的发现，让他在1905年获得诺贝尔医学奖。在这些发现过程中，他进一步扩展了其老师的思考，正式提出鉴定病原体的原则，后来就被称为科赫法则。

要认定某种微生物是某种疾病的病原体，当然首先必须在所有患有该疾病的病人身上发现该微生物。但是每个人身上都带有许多种微生物，又怎么知道发现的这种微生物就是和疾病有关的呢？科赫提出，可以和健康人做对比，这种微生物是健康人身上所没有的，只有病人身上才有。

如果一种微生物是病人身上有的而健康人身上没有的，那么就说明这种微生物与该疾病有关。但是相关性并不等于因果性。比如说，有这种可能，这种微生物是疾病的产物，是因为先有了疾病，然后才感染了该微生物，而不是由该微生物导致疾病。所以为了证明该微生物是病原体，科赫进一步提出了更严格的三条要求：二、要能够把该微生物分离出来，在培养基中进行培养；三、把培养所得的微生物接种到健康的实验对象身上，会导致相同的疾病；四、从患病的实验对象身上能够重新分离到该微生物，而且其特征与原来的微生物完全相同。

如果能够同时符合这四条要求，就足以证明某种微生物是某种疾病的病原体。但是科赫很快自己就发现，有的疾病的病原体并不能同时满足这些要求。例如有些人身上带有霍乱弧菌，但是并不发病。事实上，后来发现这种情形相当普遍，人们被某些病原体感染，并不一定会发病，而是表现得很健康。例如有的人被乙肝病毒感染后，并没有得乙肝，只是变成了乙肝病毒的携带者。所以科赫法则的第一条的后面部分并非普遍适用的。

连带着，第三条也成问题了。当时化学家彼登科夫认为霍乱是由于土壤中的某种毒素引起的，不相信霍乱弧菌是病原体，从科赫那里要来霍乱弧菌，在1892年10月7日当众喝下，结果并没有得霍乱。不过他的学生重复该实验时，有的得了轻度霍乱。而且，对后果严重的疾病，是不能在人身上做试验的，只能用动物做试验。但是某种疾病有可能是人类特有的，未必能找到合适的实验动物。所以第三条有时是难以满足的。

有的微生物难以或无法在培养基中培养，所以科赫法则的第二条有时也不能得到满足。总之，科赫法则是证明病原体的充分条件，但是并非必要条件，有的病原体并不能完全符合其要求，但是也可以通过别的方式来证明。例如，疫苗就是病原体的最好证明：根据某种微生物制作的疫苗能够预防某种传染病，就充分证明了该微生物就是该传染病的病原体。

科赫法则并不完美，后来的微生物学家据此做了很多修改、补充、变通。但不管怎样，鉴定病原体是有严格的标准的，不能随意就说什么“不明病原体”，那不仅会闹笑话，而且会引起社会恐慌，是极其不负责任的。

2014.1.8.

（《新华每日电讯》2014.1.10.）

在《神秘的“不明病原体”》一文中我们谈到美国普渡大学植物病理学退休教授唐·休伯博士声称在转基因作物中发现了一种全新的微生物，它不仅引起了大豆、玉米成批死亡，还能导致牲畜大批流产和人类疾病。但他拒绝交出该病原体的样本供鉴定。不过，据崔永元等人在美国“调查转基因”的报告称，中国质检总局有一个科学家也在从美国进口的转基因大豆中发现了类似的不明病原体，被休伯博士确认为是同一种。此事如果是真的，这是个诺贝尔奖级别的发现。莫非中国本土第一个自然科学类诺贝尔奖要落在中国质检总局？但是崔永元等人却以保护该科学家不受打击报复为由拒绝透露该科学家的姓名。

有网友在国家质检总局的网站留言询问此事，国家质检总局竟很快给了答复：“此前，我们没有收到研究人员上述相关研究报告及信息，质检总局无相关科研立项。经了解，中国检验检疫科学研究院植物检疫所范晓虹副研究员个人做了相关研究，并和国外专家有情况交流。”国家质检总局认为这只是某个研究人员的个人行为，不想去争这个诺贝尔奖，淡泊名利固然值得赞赏，但此事事关食品安全和公共健康，如此淡定就太不可思议了。看来国家质检总局认为范晓虹的该项研究根本就是儿戏，不值得认真对待。

基因农业网采访了范晓虹，他的回答很有意思。据范晓虹说，他是在2011年2月注意到休伯给美国农业部的公开信，一时好奇依据其提供的方法和线索做的研究，将结果寄给休伯，休伯认为与其发现的相似。但我看过休伯的那封信，写得很简略，并无实验方法之类的内容，而且休伯也拒绝向同行提供其具体实验方法供验证。范晓虹的实验方法不知是得休伯秘传，还是自己摸索出来的。

范晓虹说他获得的样品很少，是从大豆中纯化出来的，没有提取到核酸，没法做基因序列鉴定。核酸是遗传物质，没有核酸，说明那不是生命体。有些人可能会说，没有核酸，蛋白质也可以是病原体啊，疯牛病的病原体不就是一种蛋白质（普里朊）吗？范晓虹的确声称其样本含蛋白质。但是普里朊只是一种特殊的蛋白质，在电子显微镜下是看不到的。而休伯（以及范晓虹？）却在电子显微镜下看到了类似病毒大小的“病原体”，说明那不是类似普里朊的蛋白质分子。范晓虹说他做过分析，发现该蛋白与已知蛋白不匹配。我不知道他这么说是什么意思。是说他侧过了该蛋白质的序列，发现与已知的蛋白质序列都不匹配？不匹配是什么意思？是指没有完全相同的？那样的话至少也有序列相近的蛋白质吧？难道是一种与已知蛋白质序列都不具有任何相似性的全新蛋白质？那样的话他更应该公布该序列供研究。如果没有蛋白质序列，他根据什么说与已知蛋白不匹配？

范晓虹说没有发现此物质有致病性，不能说是“不明病原体”，只能说是不明物质。但休伯却说就是他发现的不明病原体。这关键的一点两个人干起来了。如果不是不明病原体，这样的发现没有任何意义。在电子显微镜下看到了某种不知道是什么玩意儿的杂质，然后说是不明物质，除了吓唬人，能有什么意义？

所以范晓虹的所谓研究，的确是儿戏。他要练练蛋白纯化的手艺，玩玩电子显微镜，虽然有浪费经费之嫌，问题也不算大。问题出在他对其结果的处理。如果认为结果是成熟的而且有意义，就应该写成论文发表。如果认为结果是初步的或没有意义的，就不宜公开，与同行私下交流也应嘱咐不能擅自公布。但是他却采取了向休伯报告的方式，给休伯提供佐证，让休伯捞到了一根救命稻草，“中国质检总局的科学家证实了我的发现”，成了他应对学术界批评的挡箭牌，让中国质检总局跟休伯一起在国际学术界出丑。更要命的是，此事又出口转内销传回中国，经崔永元等人渲染，以国家质检总局的权威性，让人以为转基因大豆中真有害人的不明病原体。

这不禁让人想起美剧《生活大爆炸》中的一期。谢尔顿发明一道数学公式，可以用于人工合成新型稳定重元素。随后传来了中国湖北核子物理研究所研究小组采用这种方法在回旋加速器上进行测试获得成功的消息。可惜后来谢尔顿发现自己看错了参数的单位，公式根本就不成立，中国的研究小组伪造了成果。不过休伯是不会认错的，“中国质检总局的科学家”无需担心会为此尴尬。

2014.1.1.

（《新华每日电讯》2014年1月3日）

中国在2013年进口的美国玉米，大约有30%遭到退运，光是自11月中旬以来就已经退运了60万吨以上，原因是国家质检从进口美国玉米船货中检测出含有Mir162转基因成分。Mir162抗虫转基因玉米是先正达公司研发的比较新的品种，2008年获得美国FDA核准作为食物和饲料，2010年获得美国农业部批准商业化种植，2009年获得台湾、巴西、澳大利亚批准作为食物，2010年获得加拿大、日本、韩国、墨西哥批准，2011年获得阿根廷批准，2012年获得欧盟批准。但是中国农业部还未批准这种抗虫转基因玉米的进口，所以将其退运，这与其安全性与否没有关系。

可以意料，类似的退运事件还会发生。美国种植的玉米，转基因品种已达到90%。在这些转基因品种中，种植比较早的品种已获得中国农业部的批准，可以合法进口到中国，但晚近的品种还未在中国走完批准程序，就出了问题。为什么美国人要把Mir162玉米这种不符合中国要求的品种混入其中？是故意的吗？很可能不是。美国对转基因食品采取不要求标识的制度，将之等同于同类常规食品，因此在生产、运输、储存、加工等各个环节，也就不会费心去做区分，各种转基因品种和非转基因品种的产品混杂在一起属于正常现象。

美国反对对转基因食品做强制性标识的一个主要原因，就是因为如果要求标识的话，那么在生产、运输、储存、加工等各个环节都要区分转基因和非转基因品种，因此增加了成本，而这个成本，最终要转嫁到消费者头上的。既然美国食品药品管理局（FDA）认定转基因食品与同类非转基因食品实质等同、同样安全，那么就没有必要增加成本将二者区分开来。何况，强制标识转基因食品，就会给消费者造成转基因食品比较不好甚至可能有害的错误印象（否则为什么要特地标识呢？），这对转基因食品是不公平的。

也有一小部分美国人因为种种原因不吃转基因食品，例如信不过FDA而认为转基因食品有害健康，或者出于信仰不吃“不自然”食品。那么他们可以有选择吗？可以。按照规定，有机作物只使用传统的种子种植，因此获得有机食品认证的有机食品在理论上应不含所谓转基因成分。但实际上不然，由于美国转基因作物、转基因食品非常普遍，有机食品很难保证就不会受到转基因食品的“污染”。因此近年来美国一个民间机构又给不含转基因成分的有机食品做“非转基因”的认证。这种做法被FDA认可，因为FDA只是不要求强制标识转基因食品，但是允许自愿标识转基因或非转基因食品，条件是不能误导，例如不能声称非转基因食品更健康。

有机食品既价格昂贵又质量差，是靠制造恐慌、攻击竞争对手来推销自己的。以前有机食品的主要对手是使用过化肥和化学农药的常规作物食品，现在则成了转基因食品。近年来美国有机食品的推销可谓颇为成功，销量逐年上升，但是所占的市场份额仍然只有4%，对绝大部分美国人来说，是个可有可无的东西，与转基因食品相比，可忽略不计：美国包装食品中70%含有转基因成分。因此近年来有机食品商加大了攻击转基因食品的力度，采取的策略是以保障消费者知情权的名义，要求对转基因食品进行标识。他们很清楚，如果强制对转基因食品做标识，不仅会增加转基因食品的成本，而且由于标识所造成的“有害”暗示，会极大地影响转基因食品的销量。这正是在欧洲曾经发生过的。在上个世纪90年代，转基因食品一度在欧洲市场流行，但是在欧盟对转基因食品实行标识之后，转基因食品就几乎从欧洲市场上消失了。

因此在有机食品商的资助下，美国出现了要求标识转基因食品的草根运动，试图通过立法来推翻FDA的决定。2012年的加州成了试验场，在大选日那天加州选民公投表决是否要强制标识转基因食品。当时我对公投的结果并不乐观。虽然大部分美国人自己并不在乎吃转基因食品，但是一般人会觉得知情权是个好东西，多一个标识没有什么坏处。标识转基因食品的坏处是需要通过科普、教育才能了解的，而这往往是难以做到的。结果出乎我的意料。在投票的1200多万选民中，51.41%反对强制标识转基因食品，议案没能通过。2013年大选日，华盛顿州也为要不要强制标识转基因食品进行公投，结果也是51.09%反对。

有机食品商把这个结果归咎于生物技术公司和大超市投入了大量的资金做反对标识的广告，比他们用来支持标识的广告费用多。这当然是其中的一个因素。但是有机食品商无视的一点是，主流科学界都反对标识转基因食品，例如美国科学促进会和美国医学会都发表声明反对强制标识转基因食品。这是少见的民意与科学相一致的结果。

美国是转基因技术最发达的国家，是转基因作物的第一大生产国，也是第一大消费国。这得益于美国宽松的转基因食品政策。FDA甚至不强制要求审批转基因作物食品（转基因动物食品则要求强制审批），实行的是“自愿咨询”制度，建议转基因食品研发者自愿把材料送交FDA咨询。到现在为止FDA已完成了90多种供做食品和饲料的转基因作物的咨询。在商业化种植前还需要获得美国农业部的批准（如果含抗虫成分还需要美国环保署批准）。到现在，美国种植的棉花、玉米、大豆、甜菜的90%或90%以上都是转基因品种。

相反地，中国转基因作物的审批极其繁琐和严格。就转基因作物的种植面积而言，中国在世界上排在第6位，但是基本上都是转基因棉花（此外就是转基因木瓜），玉米、大豆、油菜、甜菜这些重要作物的转基因品种中国都未批准种植，而依赖于进口。自上个世纪90年代批准转基因棉花的种植以来，中国就再也没有批准过重要作物的转基因品种的种植。转基因抗虫水稻虽然在2009年获得安全证书，但是迟迟不批准其种植。

    究竟是什么原因使得农业部在这方面如此不作为？是因为担心一旦放开转基因作物的种植，国外种子公司就会乘机占领中国转基因作物市场？中国转基因棉花的种植历史表明这种担心并无道理。在上个世纪90年代，虽然一开始在中国推广的是孟山都公司的转基因棉花品种，但是国产的品种很快就把孟山都的品种挤出了市场。相反地，由于不批准转基因大豆、转基因玉米的种植，现在只能靠从美国、阿根廷、巴西等国大量地进口原料来满足国内市场的需要。

中国还实行世界上最严格的转基因食品标识制度，所谓“零容忍”制度。例如用转基因大豆生产的食用油，由于是深度加工产品，其他实行转基因食品标识制度的国家都不要求做标识，中国却要求标。幸而中国市场上含转基因成分的食品品种和数量都很少，基本上就是大豆油，而且都是靠从国外进口原料生产的，管理相对简单。如果像美国那样，自己大量地种植转基因作物，转基因食品占据了市场，零容忍的标识制度势必难以真正实施，实施的话也会成本高昂。

中国以占世界7%的土地用掉了占世界30%的化肥和农药，这样的农业经济很难长久维持，推广环保的转基因作物势在必行。近年来中央政府一直强调要推进转基因作物产业化（例如2010年中央一号文件说：“继续实施转基因生物新品种培育科技重大专项，抓紧开发具有重要应用价值和自主知识产权的功能基因和生物新品种，在科学评估、依法管理基础上，推进转基因新品种产业化。”），而实际上这个产业化的进程已停滞多年，与美国、阿根廷、巴西、加拿大等转基因作物大国的差距越来越大。除了民间反对转基因作物的非理性舆论需要面对，过于严苛的审批和标识制度是否也值得反思？

2013.12.19

（《中国经济报告》2014年第1期）

唐·休伯博士是我的校友，比我高了32届，年近八旬了。他曾经是美国普渡大学植物病理学的教授，已退休多年。他最惊人的一个“发现”，是退休后做出的。2006年，他声称在抗草甘膦转基因作物中发现了一种全新的微生物，它不仅引起了大豆、玉米成批死亡，还能导致牲畜大批流产和人类疾病。据他说，这种病原体只有病毒大小，但是又长得像真菌。他唯一的证据是用电子显微镜拍下的照片，模模糊糊的一团东西，据称就是这种不明病原体。

如果这是真的，这将是一个极其重大的发现。转基因作物能够产生新的病原体，这用现有的生物学知识无法解释，是一个非常独特的现象。而这种病原体能够同时感染植物、动物和人，而且都导致严重的后果，这也是前所未有的。2010年有人发现辣椒轻斑驳病毒能让一些人出现发烧、腹痛等症状，认为是第一种能感染人的植物病毒，但也没有获得学术界的公认。所以休伯的发现如果能被证实，那是一种全新的微生物，该成果毫无疑问能获得诺贝尔医学奖。即使休伯淡泊名利，既然这种病原体对农业、畜牧业和公共卫生如此重要，他也该尽快让学术界承认其发现，促使政府采取紧急措施防止这种病原体的蔓延，例如严禁种植转基因作物。

一项科研成果要获得学术界的承认，首先应该写成论文，经过同行评议后在学术期刊上发表。如果是重大的成果，还应该争取在著名的国际期刊上发表。然而，七、八年来，休伯只是热衷于向没有专业识别能力的媒体、公众宣布其发现，在世界各地（包括到中国）到处向非专业人士做演讲（这些活动往往由有机食品商资助，目的是为了抨击转基因作物的危害），却从不写成论文发表。到了2011年，休伯才想到要报告政府部门，给美国农业部写了一封公开信，简略地叙述其惊人发现，说这是紧急事件，要求美国农业部不要批准转基因苜蓿的种植，美国农业部没有理他，批准了。爱荷华州农业部官员找他要病原体样本做鉴定，却被他拒绝了。休伯声称他有自己的研究团队，但拒绝透露成员名单，说是怕自己的合作者受到打击报复。休伯的这种做法，连他的同事都看不下去了。普渡大学植物病理学系的主任说：“这根本就是荒唐的。如果这是真的，而且你能证明它，那就是一张诺贝尔奖的单程票。证据在哪里呢？他在隐瞒什么呢？”

今年11月，休伯到佛罗里达州做演讲继续向公众讲他的惊人发现，最爱揭穿反转基因骗局的佛罗里达大学副教授凯文·佛尔塔跑去听，当场向其发难，请休伯把那种神秘病原体的样本交给他做测序，一个月后就可知道那是什么东西（佛尔塔愿承担全部费用）。休伯拒绝了，说担心把样本交给佛尔塔会给佛尔塔人身带来危险。佛尔塔说他不怕被灭口，休伯还是不愿意给他，要佛尔塔自己去找病原体。佛尔塔请他提供分离该病原体的步骤，休伯也拒绝了。佛尔塔录下了他和休伯交锋的整个过程，并发起签名要求休伯将其神秘病原体交给科学界研究，已有470多名科学家签名。

最近崔永元等人去美国“调查转基因”，也带回了一个惊人的消息：中国质检的科学家证实了休伯的发现，用电子显微镜在转基因大豆中发现了“不明病原体”，而且可能正是它导致5000万中国人不育、女童性早熟、儿童哮喘发病率增加、新生儿先天性心脏缺陷上升、自闭症剧增、肝癌增加、多种慢性病增加……有人要求他们告知这名中国科学家的名字以便了解详情，被以保护该科学家不受打击报复为由拒绝。要求他们提供病原体样本供做鉴定，也被拒绝。这一点他们学休伯倒是学得很像，没把亿万人民的身体健康当回事，听任“不明病原体”肆虐而不愿配合学术界将其搞明白。

靠模模糊糊的电子显微镜照片是难以鉴定那究竟是什么东西的，甚至连是否是生物都很成问题。很可能，那不过是无生命的杂质、晶体。如果有病原体样本，就可以知道它究竟是不是生命，含不含核酸。如果含核酸，就可测定其基因组序列，把序列与已知的微生物序列做比较，就可以知道它是什么东西。按现在的技术，几星期就可得到结果。然而休伯和那个不知真假的中国科学家都号称手上有该病原体样本，却都不愿拿去做基因组测序，就不能不让人怀疑，根本就是子虚乌有。

科学研究有一条原则，不寻常的主张需要不寻常的证据。休伯的主张本来已经够不寻常的了，传到了中国，又无限膨胀，仿佛一切的疾病都因这种“不明病原体”引起，转基因作物成了万恶之源。而全部的证据，就是真假不明的电子显微镜照片。难怪此事在美国成了笑柄，那些联名向休伯索要病原体样本的科学家，无非是想让休伯出丑，谁会真的相信他手上真有病原体样本？连去听休伯演讲的农民，也觉得他不靠谱。但中国就不同了。看看网上评论，很多人是真的相信在转基因作物中有让人断子绝孙的“不明病原体”。在他们看来，不寻常的主张只需要一点点经不起推敲的证据，甚至不需要任何证据，敢说就行。

2013.12.25

（《新华每日电讯》2013.12.26）

特鲁维特是19世纪法国一名画家，同情共和党人，因此在1852年路易·拿破仑发动政变后，他就移民美国。几年后，他在波士顿郊区定居了下来，靠画画为生。但是他有一个发财梦，那就是靠卖当时很时髦的丝绸赚钱。他想到的，是培育美洲本土的丝蚕，用它们来生产丝。在比较了几种蚕后，他选定了多音天蚕，在其住家的后院树林里繁殖了上百万只。

蚕养多了就容易感染一种严重的传染性病害——微孢子虫病，给蚕种生产造成严重损失。特鲁维特想到了一个预防微孢子虫病的办法。在19世纪60年代中叶，特鲁维特回了一趟欧洲，带了一些欧洲舞毒蛾的卵块，在后院培育起来。他的计划是让舞毒蛾与多音天蚕杂交，让多音天蚕能够抗微孢子虫病。这个异想天开的计划有一个灾难性的后果。在1868年或1869年的某一天，一些舞毒蛾的幼虫逃脱逃到附近的森林。特鲁维特知道后果严重，向一些著名昆虫学家报告了此事。这个事故让特鲁维特从此对昆虫学研究心灰意冷，改而从事天文学研究，发挥其绘画才能，留下了很多精美的太空美图。

十几年后，舞毒蛾虫灾首次在特鲁维特住家附近爆发，数量多得惊人。它们吃光了所有树木的叶子，占领了屋顶和道路。他的邻居抱怨说：“我们失去了在室外活动的乐趣，只要抖一下树，舞毒蛾就像下雨一样落下来。”差不多这个时候，特鲁维特回法国去了。到19世纪90年代，舞毒蛾已占领了整个麻省，政府也开始了消灭它的行动。但是收效甚微。舞毒蛾以每年20公里的速度向西、向南扩展，现在已占领了美国东部和中西部各州，成为美国林业最大的虫害之一。当舞毒蛾虫害爆发时，蛾子啃食树叶的声音响得就像下起大雨，飞舞的蛾子多得就像起了大雾，地上的毛毛虫密密麻麻就像下雪，会让车打滑，需要在公路上撒沙子才能行驶。

舞毒蛾当然也有天敌，比如小哺乳动物、鸟类都会捕食它们。但舞毒蛾的幼虫有躲避天敌的办法。白天，它们躲在树干缝隙里或土壤中，到晚上时，它们再在夜色的掩护下出动，沿着树干往上爬，爬到树梢啃食树叶。但是有时也会见到有的舞毒蛾幼虫跟发疯似的，白天就出动，爬到树梢啃食树叶，然后吃着吃着，突然死了，外壳破裂，身体液化，粘液流得到处都是。

原来这些舞毒蛾幼虫感染了一种病毒——杆状病毒。在感染的早期，舞毒蛾幼虫的活动正常，仍然是昼伏夜出。但是病毒在毛毛虫体内不断地扩增，等到病毒充满了毛毛虫的身体，达到了扩增的极限，需要向外扩散了，病毒就让毛毛虫发疯，让它向着树梢爬啊爬啊。毛毛虫死在了树梢上，病毒生产一种酶溶解了毛毛虫的外壳，携带着大量病毒颗粒的粘液就喷射出来，扩散开去，沾到了下面的树叶上，别的毛毛虫吃到了沾着病毒颗粒的树叶，就被感染上，开始了新的循环。原来的毛毛虫爬得越高，病毒扩散的范围越广，能感染的毛毛虫就越多。

被感染的毛毛虫成了病毒控制下的僵尸。这显然是自然选择的结果：那些能让毛毛虫发了疯往高处爬的病毒，在扩散时有机会感染更多的毛毛虫，能留下更多的后代，渐渐地只剩下了这种病毒。那么病毒是怎么做到控制毛毛虫的行为为自己服务的呢？答案是出乎意料的简单。病毒只需用到一个叫egt基因，这种基因生产的蛋白质能够让毛毛虫中的羟基蜕皮酮失去活性。羟基蜕皮酮顾名思义是一种与毛毛虫的蜕皮有关的激素，毛毛虫一生中要蜕皮几次，准备蜕皮时会停止进食并躲在树下。但是一旦羟基蜕皮酮失去活性，毛毛虫表现出的是相反的行为，爬到树梢，不断地进食直到死去。如果把杆状病毒中的egt去掉，羟基蜕皮酮的活性不受影响，感染了这种病毒的毛毛虫还是会死，但不是死于树上，而是死于树下。

    基因能让它的载体——生物体——表现出某种性状，例如花的颜色、血型，这叫做表现型。英国生物学家理查德·道金斯在1982年提出，表现型不应该只局限于携带某个基因的生物体的性状，而应该延伸到周围的环境或其他生物。基因如果能让周围的环境或其他生物也表现出某种特征，也应该将其归为表现型，叫做延伸表现型。例如病毒的基因控制宿主的行为让其为病毒的繁衍服务，就是一种延伸表现型。类似的现象发现了不少，但是究竟是哪个基因在控制，则都不清楚。杆状病毒的egt基因是第一个被鉴定出具有延伸表现型的具体基因。

    这个发现还具有实用价值。你可能已想到，可以用杆状病毒做生物农药来消灭舞毒蛾。的确，这是美国林业部门控制舞毒蛾灾害的重要方法。但是这个方法有个缺陷：作用太慢，毛毛虫从感染病毒到死亡要较长的时间。现在知道了是哪个病毒基因在控制毛毛虫的行为，也许就可以通过遗传工程的方法来增强病毒的毒性。

2013.12.18

（《新华每日电讯》2013.12.21）

我从小就怕狗，当然不是怕那种温顺得和猫一样的小宠物狗，而是那种看上去和狼差不多的凶狠的看门狗。在我小时候，这种流浪狗在城镇的街道上随处可见，对路人，尤其是小孩是一大威胁。因此我们从小就被教育如何保护自己，比如遇到狗朝你叫的时候，千万不要逃跑，而要慢慢蹲下去做捡石头砸它状，把它吓跑（这其实是更危险的做法，如果狗朝你发动攻击的话更可能被咬到要害）。又比如，被狗咬了以后不能碰水，进而头发也不能剪了，所以我们那里形容某人头发太长就说长得跟被狗咬了似的。我不知道这条禁忌是怎么来的。想必是古人看到有人被狗咬得很重活下来了，有人被狗咬得很轻却发疯死了，发疯的时候怕水，所以反向推导出是因为碰了水才发了疯。

我们现在知道有人被狗咬了发疯不是因为碰了水，而是因为被疯狗传染了狂犬病毒。被疯狗咬了以后，狂犬病毒随着狗的唾液进入人体内。狂犬病毒有个特性，会被神经吸引，有的病毒直接找到、进入神经末梢，也有的先在肌肉细胞里扩增，然后找到、进入神经末梢。神经纤维里有轴浆在流动，有的流向中枢神经，狂犬病毒就利用这一点，以每天1.5~10厘米的速度向中枢神经流去。抵达脊髓后，狂犬病毒入侵神经元，开始复制自己，复制出来的病毒进入大脑，在脑细胞中大量地复制，病毒后代再流向全身各处，特别是流到唾液腺，刺激唾液分泌，唾液里含有大量的病毒。这时候病人开始出现了明显的狂犬病症状，变得富有攻击性，甚至会像疯狗一样咬人——这是狂犬病毒在操纵他的行为，通过咬其他动物再把狂犬病毒传播开去。通常再过几天，病人就死了。

在发病之前，被狂犬病毒感染的病人看上去很健康，这段潜伏期有长有短，平均1～3个月，但也有短到几天，长到一年以上的（可证实的最长记录是6年）。潜伏期的长短与伤口的位置、受伤的严重程度、入侵人体的病毒数量、病毒的类型等多种因素有关。狂犬病毒是一种很好的抗原，人体很容易对它产生抗体来消灭它，那么为什么在漫长的潜伏期内，狂犬病毒不会被抗体消灭？这是因为狂犬病毒特别善于“潜伏”，在它的表面有一种蛋白质能够对抗体内的干扰素，降低人体的免疫反应，而且，一旦病毒进入了神经纤维里面，就多了一层保护，人体的免疫系统很难发现它。因此在通常情况下，免疫系统不知道已被狂犬病毒入侵，不产生抗体，即使知道了，也没能产生足够多的抗体把隐藏的狂犬病毒全都扫清——理论上，只要有一个病毒颗粒漏网抵达中枢神经，就能引发狂犬病。狂犬病一旦发作，死亡就几乎不可避免，迄今为止，狂犬病发作后被救活的不到10例，每一例都是医学奇迹。

所以我们必须通过注射狂犬疫苗（灭活的狂犬病毒）来刺激人体产生对抗狂犬病毒的抗体。通常疫苗都是在被病毒感染之前注射，但是狂犬疫苗比较贵，注射也比较麻烦，要注射好几针，难以推行，所以这种方法只适用于特殊高危人群。幸运的是，在被狂犬病毒感染后（即被患有狂犬病的狗、猫等咬伤、抓伤之后），及时注射狂犬疫苗还来得及。在狂犬病毒抵达中枢神经之前，注射疫苗都还有机会。但是越早注射疫苗，留给抗体消灭病毒的时间越多，效果就越好。所以在被感染后，应尽快仔细清洗、消毒伤口，并注射第一针疫苗，然后按时补打后面的几针。

但是有时候即使在被咬的当天就打了疫苗，以后的疫苗也都按时补打完毕，病人还是狂犬病发作死了。这是因为并不是一注射疫苗人体就马上有免疫应答的，通常要在注射疫苗的7～10天后身体才会产生抗体，有了抗体后多数人也要再过7天才能达到足够的抗体浓度起到保护作用，少数人需要更长的时间。所以有的人体内还来不及产生足够多的抗体，就已经狂犬病发作了，这时候再多的抗体也无济于事了。幸运的是，我们可以人工生产对抗狂犬疫苗的抗体来暂时保护人体。世界卫生组织的建议是，如果受伤比较严重（所谓严重仅仅意味着被咬破、抓破了皮肤，以及眼睛等粘膜组织和伤口被狂犬动物的唾液污染），在打第一针疫苗的同时，就要在伤口处和周围注射人造抗体（抗狂犬免疫球蛋白）。这样，在人体自己产生足够的抗体之前，人造抗体能暂时起到保护作用。人造抗体与疫苗合用，免疫成功率几乎是百分之百。不过，由于人造抗体非常贵，而且很缺，所以在多数该使用人造抗体的场合都没有用上。另外，如果以前注射过狂犬疫苗，再被狂犬病毒感染时就不需要注射人造抗体了，因为人体免疫系统对狂犬病毒已经有了记忆，能够迅速产生足够量的抗体，这时候只要补打疫苗增强免疫就可以了。

疯狗会咬人，但是不疯的狗有时也咬人。被看上去健康的狗（或猫）咬伤、抓伤，该怎么办呢？世界卫生组织的建议还是，立即注射疫苗（以及抗体），然后可能的话把咬人的狗（或猫）关起来观察10天。这是因为有少数的狗在狂犬病发作的时候，在开始几天表现得很健康，但是唾液里已含有大量的狂犬病毒。如果观察10天后，狗还表现得很健康，那么意味着在它咬人时还没有发作狂犬病，可以终止后续的疫苗注射。你可能担心，万一咬人的狗处于潜伏期呢？这个可以放心，患狂犬病的动物在潜伏期其唾液里是不会有狂犬病毒的，不会感染人。即使是被此前打过狂犬疫苗的狗、猫咬伤、抓伤也要如此处理，因为它们的免疫有可能失败。

有在美国生活经历的人可能会注意到，美国的做法与世界卫生组织建议的不同，如果被貌似健康的狗、猫咬伤、抓伤，疾控人员会先把它们关起来观察10天，再决定是否注射疫苗和抗体。有的人因此也要在中国倡导这种做法。这无视了中美的巨大差异。在美国，狗、猫实际上已不是狂犬病的宿主。2010年，全美国只发现有69条狗患了狂犬病，狂犬病猫较多，也只有303只。美国一年只有两、三例狂犬病人，都是因为接触蝙蝠等野生动物导致的。20年来美国没有发生过一例因本土的狗、猫而导致的狂犬病人。所以，在美国被狗咬到很常见，但是咬人的狗刚好有狂犬病就极为罕见，这条狗刚好属于发病时没有症状的就更为罕见，刚好被没有症状的狂犬病狗咬到、又因推迟10天注射疫苗和抗体导致免疫失败的可能性，可以说是零。

但是中国则不然。在中国，狗仍然是狂犬病的主要宿主。每年有几千名中国人患狂犬病，绝大部分都是因为被疯狗咬伤。因此推迟注射疫苗而导致免疫失败的风险是不能轻视的。如果中国采取美国的做法，虽然会减少很多不必要的疫苗注射，但也会制造不必要的死亡。中国应该向美国学习的，是如何让狗、猫不再成为狂犬病毒的宿主，既不必浪费大量的疫苗，也不必生活在狂犬病恐怖之中，而这，只有通过严格的动物疫苗接种和动物控制（捕杀流浪狗、流浪猫）才能做到。

2013.12.11

（删节版登于《新华每日电讯》2013.12.13）

11月19日，英国著名生物化学家弗雷德里克·桑格在睡梦中去世，享年95岁。在学生物出身的人当中，桑格是一个尽人皆知的传奇式人物，传奇到很多人听到他的死讯时，都很惊讶他还活着。他一个人解决了现代生物学的两大实际难题：怎么测定蛋白质的序列和怎么测定DNA（脱氧核糖核酸）的序列。因此他两次获得诺贝尔奖，在历史上，只有四个科学家有此殊荣（其中一个——美国化学家鲍林——第二次获得的还是没有含金量的和平奖），而桑格是最后一个。1955年，桑格测定了第一种蛋白质（牛胰岛素）的序列和结构，3年后因此获得诺贝尔奖化学奖。1977年，桑格发明了一种快速测定DNA序列的巧妙方法，3年后再次获得诺贝尔化学奖。桑格发明的DNA测序方法很快成为各个分子生物学实验室的常规方法，成为最常用的测序方法达20多年之久（人类基因组序列就是用这种方法测定的），一直到现在，在小规模的DNA测序中还在使用。

现在的生物系研究生已经不需要自己去测DNA序列了，只需把DNA样品交给负责测序的技术人员，自动测序仪很快就会报出结果。我这一代的研究生，则要自己动手测序，掌握手工测序技术是基本功，跑出一个漂亮的“测序胶”，是一项技术活。测序也是分子生物学实验中最有意思的部分，所以现在的学生不再自己测序，真是失去了不少乐趣。实验第二天，取出测序胶辐射感光的底片，对着灯光依次读出底片上一条条黑带，一一记录下来：A、T、G、C……就仿佛又亲手破译了一小段生命的奥秘。

生命的奥秘，或者说遗传的信息，就隐藏在DNA的序列中。DNA是一种很长很大的分子，它是由四种脱氧核苷酸链接而成的，这四种脱氧核苷酸分别简称A、T、G、C。这四种脱氧核苷酸的排列组合，就构成了DNA序列，所谓测序，就是要知道某一段DNA上的核苷酸是怎么排列的。在正常状态下，DNA是由两条链组成的，这两条链的序列存在着互补：如果一条链上某个位置上是A，另一条链上的同一位置就是T，如果是G，对应的就是C。所以只要测定了一条链的序列，根据A对应T，G对应C的互补原则，就可以知道另一条链的序列。在细胞准备分裂、需要复制遗传信息时，DNA的两条链解开变成两条单链，然后分别以这两条单链为模板，根据互补的原则，合成出另一条链。这个复制过程，需要三样的东西，一样是四种脱氧核苷酸作为原料，一样是能把脱氧核苷酸链接起来的DNA聚合酶，但这种酶不能从头开始复制，需要前面已经有了一小段和模板结合的DNA作为复制的起点（叫做引物），然后才能往上加新的脱氧核苷酸，所以最后一样需要的东西是引物（在细胞中，引物是由不需要引物的另一种酶合成的）。

桑格就是巧妙地利用了DNA复制机理来测定序列的。桑格的巧妙之处在于，除了上述三样东西，他给增添了一样东西：四种双脱氧核苷酸，它们在脱氧核苷酸A、T、G、C的基础上又少了一个氧原子（分别标记为ddA、ddT、ddG、ddC），它们能够根据互补的原则加到DNA链上，但是由于少了一个氧原子，没法再加核苷酸了，所以复制就到此为止。

好了，现在可以开始测序了。把要测序的DNA样品分成四份，每一份都加上A、T、G、C、DNA聚合酶和引物（实验用的引物是用化学方法合成的一小段DNA作为复制的起点，要合成它需要知道它有什么样的序列。你可能会奇怪，还没测序呢，怎么知道引物的序列？这是因为要测序的DNA是用分子克隆技术插进载体DNA中的，载体DNA的序列是已知的，可以根据载体DNA序列设计引物，最后测序的结果实际上是前面有一段载体DNA序列，后面才是我们要的DNA序列）。再给每一份样品分别加上一种双脱氧核苷酸，例如第一份加ddA，第二份加ddT，第三份加ddG，第四份加ddC。然后在一定条件下让它们开始复制DNA。我们假定DNA模板的第一个核苷酸是T，复制时与它互补的应该是A，在第一份样品中有ddA，如果跟T互补的是ddA，那么这条链的复制就终止，得到的是最小的一个片段；如果结合上去的是A，复制就继续下去，直到又碰到一个T，再次出现是ddA还是A的选择……依次类推，在第一份样品中，复制的结果得到的是一条条以ddA为终端的不同长度的DNA链，第二份以ddT为终端，第三份以ddG为终端，第四份以ddC为终端。把四份样品中的新DNA链综合起来看，就是一条条长短不一的DNA片段，每个不同片段的长度只差一个核苷酸，那么，如果能把这些DNA片段从短到长依次排列，看它们最后一个核苷酸是什么样的，依次记下来，不就是我们想要的DNA序列了吗？

这时候就需要跑“测序胶”了。把四份样品并排分别加到凝胶中，通上电。DNA分子带负电，在电场的作用下，在凝胶中DNA片段向正极方向跑，短的DNA片段跑得快，长的DNA片段跑得慢，这样，不同长度的DNA片段就可以在凝胶中一一分开，处于不同的位置上。然后把凝胶烘干，覆盖上底片。为了能看出DNA片段所在的位置，实验用的核苷酸是用放射性同位素做了标记的，它们能够发出射线让底片感光。第二天，取出底片冲洗，可以看到上面有一条条小小的黑带表示不同DNA片段所在的位置。从跑得最快的那条黑带开始找起，如果它是来自第一份样品的，写下A。再找第二快的黑带，如果是来自第三份样品的，写下G。再找第三快的黑带，看它是来自哪份样品的……这样找下去，一一记下来，比如：AGTTACC……这就是我们想知道的DNA序列。

在桑格同时和之后，还有别人发明别的DNA测序方法，有的已取代桑格方法用于大规模测序。但是没有哪一种测序方法像桑格方法那样让人有耳目一新、恍然大悟的惊艳之感。1991年我初到美国留学时，全校外国研究生集中培训，为带本科生的课做准备。培训快结束时，要求每个人上台科普一项本学科知识。我当时正忙于测序（还因为测序的工作，在一篇发表在英国《自然》的论文上挂名），就上台讲了桑格测序法。其他系的研究生居然也听得津津有味，有人还感叹道：“能想到这个方法的人，真是个天才！”然而，在他留下的唯一篇自传（写于1988年）中，桑格却说：“和我多数的科学同行不同，我在学术方面并不聪颖。我从未获得过奖学金，如果我的父母不是相当富裕的话，我很可能上不了剑桥大学；不过，在那些实验非常重要以及相当狭窄的专门知识很有用处的研究领域，我努力让自己与学术上最优秀的人并驾齐驱。”1983年，桑格65岁时他决定退休，回家当园丁，因为他觉得发明DNA测序法是他所能达到的顶峰，再继续从事科研已没有意义。

2013.11.27

（《新华每日电讯》2013.11.29）

电子游戏《植物大战僵尸》中，用来作为武器的植物包括好几种蘑菇。虽然一般人经常把蘑菇当成植物，在历史上蘑菇也一度被生物学家归为植物界，但严格地说蘑菇并不属于植物，而是属于真菌，自成一个真菌界。真菌与动物的亲缘关系其实还要比与植物近一些。

真菌和植物不同，它们没有叶绿素，不能进行光合作用，因此和动物一样都是属于异养生物，需要利用现成的有机物当营养。但是真菌不能像动物那样到处跑动去吃别的生物，它们主要是通过腐生的方式来获得营养，比如从断枝、落叶、土壤的腐殖质中吸收营养。也有的真菌是靠寄生的方式来获得营养，例如寄生在植物身体上，甚至寄生在动物身体上。被炒成天价的“补品”冬虫夏草就是一种真菌寄生于在土壤里过冬的蝙蝠蛾幼虫上，从幼虫身体吸收养分，到夏天的时候长出像草一样的真菌子座。古人误以为是冬天的虫子在夏天变成了草，觉得神奇得很，因此幻想吃它一定很补。

其实还有比那更神奇的寄生。冬虫夏草寄生在过冬的虫子上将其杀死，虫子成了尸体，但这并不是《植物大战僵尸》中的“僵尸”。西方传说的僵尸是指尸体受到他人控制能到处跑为其服务。有一种真菌能把昆虫变成真正的“僵尸”，我们姑且把它叫做僵尸真菌。这种真菌生长在热带雨林里，它对其生长环境有很苛刻的要求，只有在一定的温度、湿度和离地面高度才能生长。真菌不能走动，怎么寻找合适的生长地点呢？找蚂蚁来帮忙。

僵尸真菌寄生的蚂蚁，是一种弓背蚁。弓背蚁的工蚁外出觅食时，通常会在树上走固定的路线，排成队列行进。但是工蚁被僵尸真菌感染后，会脱离队伍，像喝醉了一样乱跑，时不时地抽搐一下掉到地面上，然后再挣扎着往树上爬。这样反复了很多次后，蚂蚁终于来到了合适的地点，爬到叶子背面，一口紧紧地咬住叶子的主脉，然后就停在那里，很快地死去了。这一口咬得是如此的紧，即使它已经死了，尸体也掉不下来。蚂蚁死后，已寄生在其体内的真菌开始生长，先是从蚂蚁肢节处长出菌丝，进一步把蚂蚁尸体牢牢地固定住。几天以后，从蚂蚁的头部长出了真菌子座，生出孢子，散播开去，去感染其他工蚁。

这些成为僵尸的蚂蚁，它们的死亡地点非常有规律：都是在距离地面大约25厘米的叶子背面，朝向北或东北，周围温度在20～30摄氏度，湿度在94～95%。这是最适合僵尸真菌生长的环境。如果在僵尸蚂蚁死后，人为地把它的尸体移到其他的地方，真菌就不会生长。显然，真菌在感染了蚂蚁之后，就让它随机地乱走，多次尝试（据统计平均尝试99次），直到发现了最合适的地点，才给蚂蚁发出了死咬一口别再乱跑的命令。有意思的是，这些僵尸蚂蚁往往是集中死在一块，就像是一块蚂蚁墓地，经过那里的蚂蚁，就很容易被感染上僵尸真菌。

僵尸蚂蚁死前在主叶脉咬下的那一口，在叶子上留下了深深的痕迹，而且其形状很特别。甚至在叶子成为化石之后，这个咬痕也有可能留下来。2010年，专门研究这种寄生现象的美国生物学家戴维·休斯实验室仔细搜索世界各地的叶子化石，终于在德国一块4800万年前的叶子化石上，找到了这个特殊的咬痕。这种寄生方式的历史可谓源远流长，而且放之四海而皆准，在亚洲、非洲、南美洲的热带雨林中都已发现了这种僵尸真菌。

既然这种僵尸真菌能以如此高效、恐怖的方式控制蚂蚁，为什么蚂蚁没有遭受到灭顶之灾？幸运的是，蚂蚁也有帮手来抵抗僵尸真菌。2012年，休斯实验室发现，僵尸真菌本身也会被别的真菌寄生。在僵尸真菌生长、长出真菌子座时，有一种真菌会寄生到它身上，“阉割”了它的繁殖能力。僵尸真菌如果被这种“抗僵尸真菌的真菌”感染上，它的孢子大都失去了活力，只剩下6.5%的孢子还能够去感染蚂蚁。僵尸真菌的真菌子座生长的时间越长，就越可能被“抗僵尸真菌的真菌”感染，但是如果为了避免被感染而缩短生长时间，又降低了感染蚂蚁的机会，所以只能在二者之间寻找一个平衡点。

僵尸蚂蚁、僵尸真菌、抗僵尸真菌的真菌，会不会再出现一种抗抗僵尸真菌的真菌的真菌？生物学的现实，有时候是不是比电子游戏的想像还要神奇？

2013.11.20

（《新华每日电讯》2013.11.22）

一提起进化论，大家首先想到的是达尔文。其实在达尔文之前也有别人提出过进化论，只不过他们提出的学说没能经受历史的考验。这些人中最著名的是拉马克，他的学说的生命力也更长一些，直到现在在外行中还有自称是拉马克主义者的。所谓拉马克主义和达尔文主义的区别，在于如何解释生物体对环境的适应性是怎么进化来的。比如斑马为什么跑得那么快？按拉马克主义的说法，这是由于斑马在受到狮子的追捕时，不得不拼命地跑，受到锻炼，跑得越来越快。它的奔跑能力遗传给后代，后代也就会跑得越来越快。达尔文则认为，斑马中有的跑得快有的跑得慢，跑得慢的容易被狮子抓到吃掉，留下的后代少，而跑得快的容易躲过狮子的追捕，留下的后代多，这样经过一代又一代的选择，斑马就跑得越来越快。

拉马克主义相当直观，容易理解，一度与达尔文主义竞争激烈。不过到了上个世纪二、三十年代，已很少有生物学家还相信拉马克主义了，因为这时已经知道后天获得性是不能遗传的，斑马跑得再快，也只是体细胞（例如肌肉细胞）发生了变化，影响不到生殖细胞，也就没法遗传下去。但是细菌只有一个细胞，因适应环境发生的变化就有可能遗传下去。例如，抗生素用久了，就会有细菌出现抗药性，这是由于细菌发生了能抵抗抗生素的基因突变。突变是怎么来的呢？拉马克主义认为是在抗生素的刺激下发生了适应抗生素的定向突变，而达尔文主义则认为突变是自发随机产生的，原来就有的，只不过这种突变比例很低，但是遇到抗生素后，没有这种突变的细菌都被杀死了，只有它留下了，不断地繁殖，最终全都是有抗性的细菌。

那么突变究竟是定向的，还是随机的呢？在1943年，美国遗传学家卢瑞亚和德布吕克做了一个貌似简单的实验。他们取出一点点大肠杆菌分装在不同的试管中培养，让大肠杆菌生长一段时间后，再从各个试管取出等量的大肠杆菌，接种在固体培养基上。这些培养基里加了噬菌体，它们会把细菌吃掉。但是有的大肠杆菌会发生突变，能够抵抗噬菌体，这样就会在培养基上生长，长出一个个菌落。如果大肠杆菌抵抗噬菌体的突变是在噬菌体刺激下才出现的，和大肠杆菌原来的情况没有关系，大家条件都一样，那么各个培养基上的菌落数量应该大致相等。实际统计数量时会出现一定差异，但差异不会太大，在概率上应该符合泊松分布，即它们的平均值等于方差。

但是卢瑞亚和德布吕克统计后发现，菌落数量的分布并不符合泊松分布，各个菌落数量差异很大，其方差远远大于平均值。这就说明大肠杆菌的突变不是在遇到噬菌体后才出现的，而是在此前就已经存在了，是在试管里培养时随机突变出来的。细菌在扩增时按一定的速率发生各种各样的突变，其中有的突变碰巧能够抵抗噬菌体。在没有噬菌体之前，这种突变没有表现出来，遇到噬菌体，别的细菌都被干掉了，就只剩下这种突变能够生长。卢瑞亚和德布吕克根据这个设想，推算出各个培养基上的菌落数量的波动范围，实验的结果也符合他们的推算。这种概率分布，后来就被称为卢瑞亚-德布吕克分布。

也就是说，如果菌落数量分布符合泊松分布，那就说明突变是遇到噬菌体后才定向出现的，拉马克主义就是对的。但是如果菌落数量分布符合卢瑞亚-德布吕克分布，那就说明突变在遇到噬菌体之前就有了，是随机发生的，噬菌体只是对突变进行了选择，这是符合达尔文的自然选择学说的。而实验的结果说明达尔文是对的。类似的实验后来有其他人做过，都得出相同的结论。

但是到了1988年，哈佛大学约翰·凯恩斯实验室做了一个“细菌饥饿试验”，对这个结论提出挑战。如果培养基中含有乳糖，乳糖会诱导细菌合成降解这种糖的酶——β－半乳糖苷酶，这样细菌就可以用乳糖作为能源。但是有的细菌的β－半乳糖苷酶基因发生了突变，有缺陷，降解乳糖的效率非常低，它们只能是利用葡萄糖、甘油等当能源。凯恩斯把这种细菌先分装在含有各种营养素（包括葡萄糖）的不同试管里生长一段时间，然后接种在固体培养基上。这种培养基含有细菌生长所必须的各种营养素，但是不含葡萄糖，而是只有乳糖做为能源。由于凯恩斯使用的细菌菌株利用乳糖的效率很低，没有足够能源，它们在这种培养基上就会生长非常缓慢，长不出菌落。除非再发生一次突变，β－半乳糖苷酶的基因被修复，能够利用乳糖当能源，才会出现菌落。

凯恩斯发现，把细菌接种在固体培养基上第二天，出现了零星的菌落，说明的确发生了能有效利用乳糖的逆向突变。这些菌落的数量分布符合卢瑞亚-德布吕克分布，说明在遇到乳糖之前这些突变就已经存在了，是随机发生的。但是又过了几天，突然又长出了更多的菌落，而这些菌落的数量分布符合泊松分布，说明这些突变是在遇到乳糖之后才出现的。

这似乎表明，细菌在乳糖刺激之下，能够发生利用乳糖的定向突变。难道拉马克主义在某些条件下是能够成立的？这个结果发表后，轰动一时，在生物学界之外尤其轰动。很多人，特别是文科人士，很不喜欢达尔文自然选择学说，觉得它太机械、太冷冰冰、太没人情味了，不像强调生物的主观能动性的拉马克主义那样让人感到温暖。凯恩斯的实验，直到现在还经常被外行引用来攻击达尔文学说，攻击基因工程，乃至攻击整个现代生物学。

其实随后的实验证明凯恩斯观察到的，只是表面现象，凯恩斯本人也很快就承认，能利用乳糖的逆向突变不是定向的。不错，大部分逆向突变是在接触到乳糖之后发生的，但是并不是在乳糖刺激之下定向发生的。当细菌找不到能源时，它们停止了生长，处于应激状态。此时，细菌内部发生了一些激烈的变化，它们的遗传物质还在不断地复制、扩增（这种细菌并不是完全不能利用乳糖，只不过利用效率很低，但也足够为遗传物质的扩增提供能源了），而且在复制遗传物质时使用的是更容易发生复制错误的酶，也就是说，突变率变得更高。这样，就会发生各种各样的突变，碰巧有一种发生了逆转β－半乳糖苷酶基因缺陷的突变，让细菌能够利用乳糖当能源，这些突变的后代就开始生长，长出菌落。这也是自然选择的过程。尽管达尔文学说很让某些人讨厌，但是它还是对的。

2013.11.13

（《新华每日电讯》2013.11.15）