《解码40亿年生命史:从化石到DNA》
[美]尼尔·舒宾 著
吴倩 译
鹦鹉螺｜中信出版集团
在达尔文将进化论手稿雪藏的年代,接受人是由黑猩猩进化而来的观点极具挑战。而今,我们不惮于谈论它,也完全接受了更早之前的爬行动物“祖先”、鱼类“祖先”、单细胞生物“祖先”,拿人类的DNA和各种动物作比较,帮助我们破解了更多奥秘。美国古生物学家尼尔·舒宾在《解码40亿年生命史:从化石到DNA》一书,透过各个时期科学家的研究故事,将演化的奥秘娓娓道来。
如书名副标题所示,追溯生命史,能够按图索骥的是化石证据。通过化石,考古学家解释了一个曾经饱受争议的问题:恐龙是鸟类的祖先。反对者质疑恐龙的笨重,但以约翰·奥斯特罗姆为代表的化石研究者发现,它们是奔跑迅捷的活跃捕食者。观察恐龙的骨骼,考古学家找到了它们和鸟类的相似之处:鸟类为了飞行必须减轻自身重量,它们的骨骼轻巧中空,而有些恐龙的骨骼也是中空的,甚至连骨头上每个凹凸、孔洞等特征都相似。至于鸟类特征鲜明的羽毛,1997年,中国农民发现了一块恐龙化石,展示了带羽毛的恐龙。此后的数十年,又陆续发现了12种带羽毛的恐龙,羽毛存在于几乎所有食肉恐龙身上。科学家猜测,对那些不会飞行的恐龙来说,羽毛的作用或许是为了求偶或者保暖,而鸟类为它们赋予了新用途,以至于人们一度以为羽毛就是为了飞行而出现的。这在演化史上反复出现:一种环境下出现的身体构造,会在另一种环境下发明新的用途和功能。
19世纪巴黎自然历史博物馆的教授奥古斯特·杜美瑞发现他饲养的蝾螈被施了魔法。他养了6只外表相似的成年蝾螈,它们却繁殖出两种外形迥异的后代。一种是和父母相仿的大型水生有鳃个体,另一种完全是无鳃陆生形态。这并非偶然,蝾螈幼体会根据它们的生长环境改变形态,湿润环境下会成长为水生体,干燥环境下甲状腺激素水平升高,导致变态发育,就长成了陆生体。
当代学者也在蜥蜴身上找到随环境变异的例子,这次,他们手里多了DNA工具。加勒比海分布着许多独立岛屿,科学家发现,每个岛上的蜥蜴外观可分为迥异的三种:生活在树冠上的大型深绿蜥蜴,背上有锯齿状的嵴；树干上的蜥蜴中等大小,短尾巴短四肢；树干基部则是大头长腿的棕色蜥蜴。倘若将不同岛屿的蜥蜴混在一起,人们可能以为大型蜥蜴是亲戚,中等蜥蜴是同类,DNA却告诉我们,同一岛屿上的蜥蜴才是亲缘关系最近的,无论它们长得多不一样。
基因组不是静态的,除了在适应环境过程中努力调整,面对病毒攻击、自身基因跳跃时也会积极应对。哺乳动物的立身之本、母体的免疫系统之所以能够“容忍”来自胎儿父亲的那部分蛋白质,有赖于蜕膜基质细胞,而它源于跳跃基因。对孕酮有响应的数百个基因开关同时开启,并不需要数百次基因突变,只要一次突变,跳跃基因就可以让它迅速传播。一物降一物,“猎人杀手DNA”顾名思义,可以驯化跳跃基因,留下它发挥作用,阻止它继续跳跃。而合胞素蛋白充当了母婴交换营养和废物的“交警”,它的序列很像病毒,功能也和病毒类似:锚定细胞间接触面,控制物质交换。因此,它的起源很可能是祖先的一次病毒感染,留下了对抗的胜利成果。
无论是生命的出现还是物种的进化,都不是盲目掷骰子。“基因和发育构建身体的方式、环境的物理约束、演化历史,都会给骰子加配重。”今日最前沿的基因工程研究者在实验室里剪剪贴贴DNA,寻找驾驭物种性状的方法,是对40亿年生命自然演化的效仿,是我们乐见其成又不得不心存敬畏、慎之又慎的选择。
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