为什么知识和技能不能遗传?

        我们的一生中,有相当长的时间要用来学习。上学以前要学习说话,学会自己吃饭,穿衣服。有的孩子学龄前就要学习认字,跳舞,弹钢琴。上学以后要系统地学习各种知识。从小学,中学,到大学,要花费十几年的时间,才能掌握能在现代社会中工作所需要的专业知识。而且就是在毕业之后,我们还要从工作中不断学习,更新自己的知识,以适应社会发展的需要。

       除了专业知识,我们还要从生活中学习各种生活技能,其中包括烹调,使用各种工具和电器,骑自行车,开汽车,以及游泳等各种运动技巧。除此以外,我们还有各种兴趣爱好,比如唱歌,跳舞,绘画,演奏乐器,等等。我们在生活中不断地积累经验,并且在这个过程中逐渐形成自己对于各种事物的看法和观点。可以说,我们的一生都在学习,而且随着年龄的增长,我们的知识和经验也越来越丰富,本领越来越多,技能越来越精。如果没有发生老年痴呆,人在走到生命终点的时候,往往是知识和经验最丰富,对于世界的认识最深刻的时候。

       但是人一旦去世,我们一辈子辛辛苦苦获得和积累的知识、经验、技能、思想、观念,都随人而去,不能“遗传”给下一代。文学家的孩子不会天生就会写文章;钢琴家的孩子也不会自动就会弹钢琴;科学家的孩子不会生下来就懂什么是分子和原子;政治家的孩子也许对政治全无兴趣。

       所以新生的孩子又得从零开始,花费大量的时间来学习。而且随着科学技术水平的迅速进步,人类积累的知识越来越多,人需要学习的东西也越来越多。而在学校学习期间,学生一般是不生产财富的(包括精神财富与物质财富),反而要消耗很多的社会资源。社会为了每一代人获得为工作所需要的知识,要付出巨大的代价。

      要是人的知识和本领能够遗传,那多好啊!社会就可以节省这笔巨大的开支,学生十几年最宝贵的青春年华就不必花费在学校里。而且在上代人的知识和经验的基础上,我们只需增加新的知识。这样逐代积累,就可以具有更加丰富的精神财富。比如这一代可以钻研天文学,下一代研究化学。要不了多少代,就可以每样科学都精通了。但是科学告诉我们,这是不可能的。

      也许有人要问,一些本领不是能遗传吗?许多动物生下来就具备某些能力,比如蜘蛛不学习就会结网;蚊子不用学习就会吸血;蝴蝶从茧中出来就会飞;小鱼孵化出来就会游;小海龟从蛋里孵化出来就会爬,而且知道向海的方向爬;哺乳动物的幼仔生下来就会吃奶;小羊生下来很快就会站立,几天后就会跑,等等。

      既然这些能力是不需要学习的,而是遗传来的,那为什么我们不能想想办法,把人的知识和经验也“装”在遗传物质(脱氧核糖核酸,即DNA)中,传给下一代呢?

      问题就在于,我们的遗传物质DNA所携带的信息和上面所说的知识和技能是两种不同的信息。它们分别用不同的方式储存在不同的物质中,两者之间不能相互“下载”。而我们的生殖细胞只能传递储存在DNA中的信息。

      对于绝大多数动物来讲,遗传物质DNA的作用有两个。一个是提供身体建造的蓝图。是发育成有八条腿的蜘蛛,还是六条腿的昆虫,还是鱼,鸟,兽,人,都是由这个蓝图决定的。第二,这个遗传物质还必须为这个生物的生存和繁衍提供所需要的基本能力。比如昆虫要生存,就必须能运动,吃食(包括捕食以及所需的本领),逃避危险,而且还能交配产卵,以繁衍后代。所有这些本领都必须是与生俱来,不需要学习的。而且对于低等生物来讲,还必须是这样,因为它们没有足够发达的神经系统来学习某种本领。

      这种与生俱来,不需要学习的本领,人们称之为“本能”。但是在长时间内,“本能”这个词成了一个避难所。好像这些本领被称为“本能”之后,就已经被解释了,不需要再解释了, “本能嘛”。

      其实本能”也是需要解释的。既然这些本领能够传给下一代,那这些信息就必然以某种方式被携带于受精卵中。从我们目前的知识水平来看,这些信息是存在于DNA中,由受精卵中的蛋白因子来开始“解读”的。DNA携带有该生命所需的全部蛋白质的编码信息,以及启动每种蛋白质被实际“表达”(根据DNA的编码合成该蛋白质)的“开关”。受精卵分裂形成不同的细胞后,不同细胞里面的蛋白因子(也是由DNA编码的)再决定某种蛋白质在什么时候在这些细胞里出现,以及出现多少。这样有序(空间和时间)表达的各种蛋白质,就能相互配合,形成生物的反射链,在接受一定的外部刺激后就会产生对应的反应。由一连串这样的反射构成的行动,就是我们所说的“本能”。本能是最简单的反射动作,也是固定和程序化的。

      比如刚孵化出来的幼鸟是不懂得辨认母亲的。它只是感知离它近,又不断移动的物体,把它当做母亲。在这里感觉到的移动信号被用做识别母亲的依据,驱动运动系统跟随母亲。所以幼鸟能把人当做母亲而跟着跑。蚂蚁根据其它蚂蚁的气味来辨别敌我。如果把同一窝蚂蚁中的一只涂上别的窝的蚂蚁的气味,就会受到以前的同伴的攻击。青春期性激素的分泌 使生物产生追求异性的冲动。动物在哺乳期,催产素大量分泌,动物的母性就表现出来。人为地干扰催产素的分泌,动物就会对自己的孩子不管不顾。所有这些反应程序都是事先“安排”好的。

      由于“本能”所需要的信息是由DNA来储存的,所以它形成的过程是非常漫长的,需要成千上万年的时间。而且一旦形成,改变起来也非常缓慢。更重要的是,能储存在DNA中的这类信息的数量也非常有限,只能保证生命最基本的需要。

      随着动物的不断进化,神经系统越来越复杂,主动学习,即获得后天的知识和技能,就有了可能。幼虎要向妈妈学习如何捕食,人工饲养的老虎就是有活鸡活羊在面前,也不会去捕捉它们。猴子用石头砸开果实坚硬的外壳,也是需要向成年猴学习的本领。鸟类“唱歌”也是从父母那里学习到的。到了人类,学习的能力就登峰造极。我们不但能学习大量的知识,还会思考、推理、预见、和创新。

      但是所有这些通过学习得来的信息都不是储存于DNA的序列中的。所有精神活动的产物都以记忆的方式存储于大脑中。据现在被普遍接受的科学理论,记忆就是神经细胞之间某些特定联系(即“突触”)的强化。从外界来的刺激被转换成为神经信号,在脑中沿一定的回路传递。在这些回路上的神经联系也就得到加强。如果这种加强的状态能够保持,那它也可以被“读取”,也就是“记忆”被“回想”起来。大多数的联系加强都是短暂的,很快就会消失,称为“暂时记忆”。这使我们的大脑能迅速消掉那些不需要的信息。但如果这种加强成了固定的,那就成了长期记忆,可以数天,数年,甚至终生不忘。

      所以我们一生的精神活动,其实就是在不断改变我们脑中神经细胞之间的联系(信号传递的路线及其强度)。这相当于改变电脑的硬件。在电脑的处理器中,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使处理器中一些电路得到加强,另一些电路被削弱。这在目前的电脑中是不可能的(将来能够“学习”的电脑也许会具有这样的功能)。这些“硬件”(即神经细胞和它们之间的联系方式)的改变不能转换为DNA序列的改变,所以这些信息不能遗传给下一代。

      但是这并不完全是一件坏事。正是因为精神活动的产物,包括经历,思想和观点,不能遗传,才使每个人有机会真正从零开始,成为一个新的人,成为真正的“我”,而不是上一辈生命(包括他们的思想)的继续。如果是那样反而是一件很可怕的事。

       而且,这些精神财富虽然不能通过生殖(即通过DNA)遗传,人类却有办法把它们记录下来,通过语言,文字,录像,成为人类共同的精神财富,也可以被所有的人,包括我们的后代,按需要学习。所以人类作为一个整体,知识和经验是可以传递的。不仅如此,这些知识还可以逐代积累,变得越来越丰富。传递方式也不限于父母对子女,而是所有的人都可以利用。这是人类优越于其它动物的地方。但是对于任何个人来讲,还是得从零学起。这是生物结构和精神活动的特性带给我们的局限性,是我们无法改变,必须接受的事实。