其实,当我们检视自己的DNA时,发现和黑猩猩并没有太大的不同。但正是因为这些微小却微妙的差异,彻底改变了世界,让我们成为“人类”。
你不必是一名生物学家或人类学家,就能看出类人猿——大猩猩、黑猩猩、倭黑猩猩、猩猩——与我们人类是多么相似。除了它们身体的某些部分过大和长有更多毛发之外,即便小孩子都能看出它们的身体与我们如出一辙。
科学家几十年前就得出结论:黑猩猩是人类的近亲,其基因大约有98~99%与人类相同。而这1~2%的极细微基因差异,却散布于整个基因组,是所有其他差异的根源。农耕、语言、绘画、音乐、技术以及哲学,所有这些文明成就将人类与黑猩猩截然分开,并使穿上西装的黑猩猩看上去那么滑稽可笑。
基因蓝图令差异初露端倪
是什么赋予我们诸如复杂的大脑和直立行走能力等优势,是什么令我们容易感染疟疾、艾滋病和阿尔茨海默氏症,而黑猩猩却能免于这些疾病的侵扰?这都是未解之谜。
不过,这种情况正被迅速改变。几年前,遗传学家宣布成功绘制了黑猩猩基因组序列草图,得以首次对人类和黑猩猩的DNA进行比较。不久后,由德国莱比锡马克斯-普朗克进化人类学研究所的分子遗传学家史旺特·帕伯领导的一个研究小组,将宣布一个更惊人的成就:对尼安德特人的重要基因组片断的测序。尼安德特人(原始人类)与人类的亲缘性比黑猩猩更亲近。
对上述基因蓝图(加上大猩猩和其他灵长目动物的基因组)进行对照,将能够准确解释我们何以成为人类。
随着古生物学家收集到越来越多的化石,他们获得了大量具有解剖学特征的数据。对这些特征进行比较分析,辅以对不同特征出现和消失年代的对照,科学家们绘出了日益精细的家谱图,显示了猿、原始人类和人类之间的关系。他们逐渐发现,达尔文有关猿和人类都源于共同祖先的直觉推断接近于正确。
基因差异让人类更易生病
直到20世纪60年代,我们的身体与猿的关系的细节,才开始获得生物化学上的解释。1975年,分子遗传学推动了一篇跨时代论文的发表。加州大学伯克利分校的两名科学家玛丽-克莱尔·金和艾伦·威尔逊在论文里推算,黑猩猩和人类有98%~99%的基因物质相同。
1998年,美国加州大学圣迭戈分校的糖生物学家阿吉特·瓦基发表报告认为,和黑猩猩相比,人类的细胞膜表面有某种不同的唾液酸分子。由于唾液酸是疟疾病毒、感冒病毒等许多病毒的停泊处,因而这解释了为什么人类比黑猩猩更容易感染这些疾病。
几年前,遗传学家在《自然》杂志上发表了黑猩猩基因组草图。科学家们得知,组成人类和黑猩猩的基因组的碱基对序列,仅有1.23%的差异,并且它们之间最大的差异发生在Y染色体上。
“垃圾DNA”让猿变成人(www.xing528.com)
对科学家来说,如此少的基因数量意味着基因本身并不能主宰全部的物种差异。变异还取决于“分子开关”,是它决定了基因在何时何地开启和关闭。肯特州立大学人类学家欧文·洛夫乔伊说:“就拿生成手、阴茎和椎骨的基因来说,人类和猿有一些相同结构的基因。但骨盆却不一样,人类拥有与猿截然不同的骨盆。这就好比两座不同砖房的设计图,所用的砖是一样的,但造出的房子却完全不同。”
这些“分子开关”处在基因组的功能性非编码区,该区曾被视为“垃圾DNA”,但近来因为基因组的“暗物质”而得到重视。事实上,基因组的许多暗物质是垃圾——它们是发生进化之后被遗忘或不相关的残余物。但是,属于暗物质的非编码DNA在进化中能够起到关键作用。
在物种进化过程中,造成暗物质和基因发生变化的是突变。单个的碱基对——基因字母表中的字母——发生翻转,就像我们见到的排字错误一样。
当倒置或复制发生在基因或功能性的基因组非编码区时,这常常是有害的。但有时候,纯粹是出于偶然,这种变异能赋予新物种某些优势,使得它繁殖更多的后代,从而在下一代保存了之前发生的变异。
最剧烈变异促成人脑发育
有关基因复制如何帮助我们远离猿猴的一个惊人发现,是由丹佛科罗拉多大学的詹姆斯·塞克拉领导的一个研究小组,在大脑区域发现了一种名为DUF1220的基因。
其复制可见于许多灵长目动物,其中人类携带的DUF1220数量最多,非洲类人猿就少得多,而猩猩更少。
另一个惊人发现则是,通过使用一种高级电脑程序,搜寻人类、黑猩猩和其他脊椎动物经历剧烈变化的基因组片断,最终发现了49个不连续的人类加速区(HARS),这是在人类大脑进化过程中起作用的一种基因。
从黑猩猩进化到人类,在此过程中发生的最剧烈变异被称为HAR1,它是控制胎儿在妊娠期第7周到第19周大脑发育的一种基因的一部分。
所有这些意味着什么
事实上,连最坚定的基因组比较研究的支持者都承认我们目前所知道的还十分有限。但同时,即便最激烈的批评者都承认,这些基因组的研究具有重大意义。
对于我们大多数人来说,问题在于人类何以成为人类。随着科学家不断提醒我们,进化是一种随机进程:偶然的基因改变与随机的环境条件相互作用,造就了比其同类更适合的生物体。在经过35亿年的这种随机演变后,一种能思考自身的起源,并为莫扎特音乐陶醉的动物出现了。
朱小笛
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