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看過電影《普羅米修斯》的人，會(hui) 對劇中的一個(ge) 鏡頭印象深刻：那些“工程師”（製造人類的外星巨人）在喝下一杯黑色“液體(ti) ”後，身體(ti) 立馬發生分解，身體(ti) 的DNA隨著河流和地球上的有機物融合，DNA重組，於(yu) 是地球上的各種生命就這樣誕生了。

電影《普羅米修斯》劇照，圖源自網絡

電影在一開始就傳(chuan) 達了一個(ge) 基本的信息：DNA可以塑造各種生命。

可對很多還沒接觸過現代生命科學的人——比如達爾文本人——來說，這是一個(ge) 很新鮮的視角。

畢竟達爾文的生命世界，和我們(men) 所認識的樣子，還相差很遠。

達爾文的進化論，缺了些什麽(me) ？

達爾文的《物種起源》在整個(ge) 生命科學史上擁有舉(ju) 足輕重的地位，我們(men) 從(cong) 小就接觸了這樣的教育：生命是可以進化而來的。這是唯物主義(yi) 啟蒙的一個(ge) 重要信息。

然而，如果達爾文生活在現在，他應該會(hui) 對進化論產(chan) 生懷疑。因為(wei) 在他的研究裏，進化是沒有方向的，一切都靠“天意”，這就是說，每一個(ge) 物種對自己的命運是無法掌握的。

《解碼40億(yi) 年生命史》內(nei) 頁插圖

由於(yu) 時代限製，他的觀點缺少了遺傳(chuan) 學和古生物研究證據，導致解釋不了生物的許多器官的演化。因為(wei) 達爾文一開始就為(wei) 從(cong) 一個(ge) 物種到另一個(ge) 物種的演化預設了漫長的過渡階段——隻要時間夠久，物種的形態終將會(hui) 成為(wei) 現在的樣子。

這也是為(wei) 什麽(me) 在很長一段時間內(nei) ，科學家們(men) 都熱衷在全球發現物種，以求補充這些生物之間的關(guan) 聯。但當時已被發現的物種並不能幫助人們(men) 找到所有的關(guan) 聯，於(yu) 是人們(men) 又大力熱衷於(yu) 化石的發掘和研究，從(cong) 過去尋找關(guan) 聯。

可逐漸地，化石也不能滿足研究需要了。

從(cong) 化石到DNA，生命的探索的新畫卷

當化石研究進展到細胞層麵，甚至是DNA層麵，人們(men) 發現生命起源似乎有新的解釋：

達爾文不了解DNA，也不了解細胞的運作方式，更不了解在胚胎發育過程中遺傳(chuan) 物質如何構建了軀體(ti) 。

如果從(cong) DNA角度去研究生命起源和進化，達爾文的很多觀點既能得到很好的印證、補充，也會(hui) 收獲質疑甚至是推翻。

因為(wei) DNA的發現充分說明，在個(ge) 體(ti) 的生命出現之前，生命的所有信息都已經寫(xie) 好並儲(chu) 存完畢，生命所體(ti) 現的就是DNA中的生命信息。

舉(ju) 個(ge) 例子，天使（如果真的存在這種生物的話）之所以擁有翅膀，他們(men) 並不是憑空突然長出翅膀，而是他們(men) 的細胞裏已經有翅膀的DNA存在了。相似地，當水生動物想要去陸地生活時，並不是到了陸地才進化出肺部，而是在水裏的時候，就已經擁有肺的結構了，這才能讓它們(men) 擁有去陸地的可能。

肺魚既有鰓也有肺。當水中溶解的氧氣無法滿足需要時, 它們(men) 像人類一樣，利用肺呼吸空氣。另一種魚沒有肺但有魚鰾，用於(yu) 增加浮力

對於(yu) DNA研究，哪怕是同一個(ge) 基因，由於(yu) 不同的突變位置，造就的生物形態也不一樣。比如，控製魚類、老鼠和人類身體(ti) 結構的竟然是同一基因的不同版本。

於(yu) 是人們(men) 會(hui) 關(guan) 注胚胎形態，從(cong) 形態上發現位置的差異。比如海鞘，盡管其最終的形態和人類大相徑庭，但是它在胚胎發育過程中還保留著和脊椎動物的祖先相同的特征——大大的腦袋，通過前後擺動尾部來推動身體(ti) 前進。在它們(men) 體(ti) 內(nei) ，一條神經管沿著背部延伸，還有一條結締組織棒（脊索）從(cong) 頭延伸到尾；它們(men) 的頭後甚至還有鰓裂。

海螵鞘發育圖

DNA之鑰，打開了真正的進化大門

為(wei) 了研究DNA對生物到底有多大的“變幻”作用，科學家們(men) 開展了很多艱辛的實驗，產(chan) 生了一些非常有趣的結果。

一個(ge) 是NOTCH2NL基因的發現。

加利福尼亞(ya) 的一個(ge) 團隊比較了人類和恒河猴的大腦類器官，並列出了所有差異。

在培養(yang) 皿中，人腦類器官形成了人類獨有的皮質區域，而猴腦類器官則沒有。研究人員研究了這種組織形成時激活的基因。有一個(ge) 基因在所有人類細胞中都有表達，但在猴腦組織中則沒有。盡管這個(ge) 基因的名稱NOTCH2NL十分拗口，但它與(yu) 人類演化的故事關(guan) 係密切。

當荷蘭(lan) 團隊拿到人類的NOTCH2NL基因並將其插入小鼠的基因組中時，這項研究的科幻性越發增強了。他們(men) 製造了一個(ge) 人鼠嵌合體(ti) ，該小鼠大腦皮層長出了更多的腦細胞，就像人一樣。

圖源：pixabay

一個(ge) 是通過玉米顯性基因的表現，發現隻要控製“跳躍基因”，那麽(me) 基因突變是可控的。

麥克林托克了解了玉米內(nei) 部基因發生突變的位置和時間，她追蹤了每個(ge) 玉米粒上的不同顏色的斑點。她查看每個(ge) 玉米粒上的突變，然後在每個(ge) 玉米穗的上千個(ge) 玉米粒上重複這一觀察。她發現，色彩突變是可以重複打開和關(guan) 閉的。可笑的是，由於(yu) 她是位女性，在以男性主導的時代，她的關(guan) 於(yu) “跳躍基因”的發現僅(jin) 被認為(wei) 是“關(guan) 於(yu) 玉米的怪事”。

圖源：pixabay

直到1977年，其他實驗室在細菌和小鼠（實際上是他們(men) 實驗過的所有生物）中也發現了跳躍基因的證據。麥克林托克也直到1983年才獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

這些跳躍基因，可以自我複製並插入基因組的任何位置，隻要接管這類基因，我們(men) 就能實現真正的“進化”。

而現實中經常被提及的“基因突變”其實更多的是遺傳(chuan) 信息缺失導致的變異，並沒有成為(wei) 生物為(wei) 了適應環境進行更好的“進化”，往往都是往變糟的路上越走越遠，所以有些奇怪的生物滅絕了。

這樣一說，《山海經》裏的怪物可能都是存在過的。

蠑螈中的生命密碼

經過大量艱辛的試驗和多次對標後，科學家們(men) 終於(yu) 從(cong) 擁有較大胚胎和易於(yu) 觀察的蠑螈上取得了令人欣喜的重大進展。更多的“進化的鑰匙”就隱藏在這些“萌物”體(ti) 內(nei) 。

比如，蠑螈通過在變態發育階段改變發育的速度（提前停止或者減緩），造就了各種誇張的器官和形態。

再比如，某些蠑螈的DNA數量可以是其他物種的5-10倍。有些蠑螈和青蛙的遺傳(chuan) 物質比人類都要多25 倍，這個(ge) 數據讓人們(men) 發現了過多複製的“無意義(yi) 的DNA”片段。

人們(men) 通過蠑螈的染色體(ti) 剪紙對生命史中遺傳(chuan) 發明有了新見解。科學家大野乾假設，這種冗餘(yu) 意味著一個(ge) 基因可以保持不變以維持原有功能，而另一個(ge) 基因拷貝可以發生改變並獲得新的功能。新的基因可以飛速產(chan) 生，對生產(chan) 者來說幾乎不用付出任何代價(jia) 。

除了可愛的蠑螈，還有很多有趣的實驗發現和故事：有通過細菌基因組的工作機製來研究編碼蛋白質的基因和控製基因活性的分子開關(guan) ，還有許多物種通過喪(sang) 失特征（退化）來實現演化等，可謂大開眼界。

生命科學本就是不斷發展的科學。早些年，經過華達爾文、赫胥黎、胡克等科學家的努力，生命科學的大廈才初具雛形。我們(men) 站在當今的時代，通過全能視角來評判達爾文，本身就有失偏頗。

人類也在這樣的研究中發現了生命的汲汲努力和想要變強的姿態，這也是生命最大的魅力。

本文部分內(nei) 容選自《解碼40億(yi) 年生命史 從(cong) 化石到DNA》

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