達爾文的進化論，缺了些什麼？-解碼40億年生命史
看過電影《普羅米修斯》的人，會對劇中的一個鏡頭印象深刻：那些“工程師”（制造人類的外星巨人）在喝下一杯黑色“液體”後，身體立馬發生分解，身體的DNA随着河流和地球上的有機物融合，DNA重組，于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
電影在一開始就傳達了一個基本的信息：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，這是一個很新鮮的視角。
畢竟達爾文的生命世界，和我們所認識的樣子，還相差很遠。
達爾文的進化論，缺了些什麼？
達爾文的《物種起源》在整個生命科學史上擁有舉足輕重的地位，我們從小就接觸了這樣的教育：生命是可以進化而來的。這是唯物主義啟蒙的一個重要信息。
然而，如果達爾文生活在現在，他應該會對進化論産生懷疑。因為在他的研究裡，進化是沒有方向的，一切都靠“天意”，這就是說，每一個物種對自己的命運是無法掌握的。
《解碼40億年生命史》内頁插圖
由于時代限制，他的觀點缺少了遺傳學和古生物研究證據，導緻解釋不了生物的許多器官的演化。因為達爾文一開始就為從一個物種到另一個物種的演化預設了漫長的過渡階段——隻要時間夠久，物種的形态終将會成為現在的樣子。
這也是為什麼在很長一段時間内，科學家們都熱衷在全球發現物種，以求補充這些生物之間的關聯。但當時已被發現的物種并不能幫助人們找到所有的關聯，于是人們又大力熱衷于化石的發掘和研究，從過去尋找關聯。
可逐漸地，化石也不能滿足研究需要了。
從化石到DNA，生命的探索的新畫卷
當化石研究進展到細胞層面，甚至是DNA層面，人們發現生命起源似乎有新的解釋，這也就是新書《解碼40億年生命史》想告訴大家的
“
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物質如何構建了軀體。
《解碼40億年生命史》外封
如果從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，也會收獲質疑甚至是推翻。
因為DNA的發現充分說明，在個體的生命出現之前，生命的所有信息都已經寫好并儲存完畢，生命所體現的就是DNA中的生命信息。
舉個例子，天使（如果真的存在這種生物的話）之所以擁有翅膀，他們并不是憑空突然長出翅膀，而是他們的細胞裡已經有翅膀的DNA存在了。相似地，當水生動物想要去陸地生活時，并不是到了陸地才進化出肺部，而是在水裡的時候，就已經擁有肺的結構了，這才能讓它們擁有去陸地的可能。
肺魚既有鰓也有肺。當水中溶解的氧氣無法滿足需要時, 它們像人類一樣，利用肺呼吸空氣。另一種魚沒有肺但有魚鳔，用于增加浮力
對于DNA研究，哪怕是同一個基因，由于不同的突變位置，造就的生物形态也不一樣。比如，控制魚類、老鼠和人類身體結構的竟然是同一基因的不同版本。
于是人們會關注胚胎形态，從形态上發現位置的差異。比如海鞘，盡管其最終的形态和人類大相徑庭，但是它在胚胎發育過程中還保留着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前進。在它們體内，一條神經管沿着背部延伸，還有一條結締組織棒（脊索）從頭延伸到尾；它們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
為了研究DNA對生物到底有多大的“變幻”作用，科學家們開展了很多艱辛的實驗，産生了一些非常有趣的結果。
一個是NOTCH2NL基因的發現。
加利福尼亞的一個團隊比較了人類和恒河猴的大腦類器官，并列出了所有差異。
在培養皿中，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。盡管這個基因的名稱NOTCH2NL十分拗口，但它與人類演化的故事關系密切。
當荷蘭團隊拿到人類的NOTCH2NL基因并将其插入小鼠的基因組中時，這項研究的科幻性越發增強了。他們制造了一個人鼠嵌合體，該小鼠大腦皮層長出了更多的腦細胞，就像人一樣。
圖源：pixabay
一個是通過玉米顯性基因的表現，發現隻要控制“跳躍基因”，那麼基因突變是可控的。
麥克林托克了解了玉米内部基因發生突變的位置和時間，她追蹤了每個玉米粒上的不同顔色的斑點。她查看每個玉米粒上的突變，然後在每個玉米穗的上千個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閉的。可笑的是，由于她是位女性，在以男性主導的時代，她的關于“跳躍基因”的發現僅被認為是“關于玉米的怪事”。
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，可以自我複制并插入基因組的任何位置，隻要接管這類基因，我們就能實現真正的“進化”。
而現實中經常被提及的“基因突變”其實更多的是遺傳信息缺失導緻的變異，并沒有成為生物為了适應環境進行更好的“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》裡的怪物可能都是存在過的。
蝾螈中的生命密碼
經過大量艱辛的試驗和多次對标後，科學家們終于從擁有較大胚胎和易于觀察的蝾螈上取得了令人欣喜的重大進展。更多的“進化的鑰匙”就隐藏在這些“萌物”體内。
比如，蝾螈通過在變态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态。
再比如，某些蝾螈的DNA數量可以是其他物種的5-10倍。有些蝾螈和青蛙的遺傳物質比人類都要多25 倍，這個數據讓人們發現了過多複制的“無意義的DNA”片段。
人們通過蝾螈的染色體剪紙對生命史中遺傳發明有了新見解。科學家大野乾假設，這種冗餘意味着一個基因可以保持不變以維持原有功能，而另一個基因拷貝可以發生改變并獲得新的功能。新的基因可以飛速産生，對生産者來說幾乎不用付出任何代價。
除了可愛的蝾螈，本書中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制來研究編碼蛋白質的基因和控制基因活性的分子開關，還有許多物種通過喪失特征（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态，這也是生命最大的魅力。
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