虎年读书,如虎添翼。大年初二到初十,湛庐君向你郑重介绍湛庐“科学大师”书系,十本跨领域著作,直接让你站上大师的肩膀看世界。今天咱们一起翻开这本理查德·道金斯所著的《基因之河》。
理查德·道金斯,牛津大学教授,英国皇家科学院院士,有“达尔文的斗犬”之称的进化生物学家,“无神论四骑士”之一,“第三种文化”推动者。今天仍然活跃在文坛的杰出“非虚构类”作家,创作了《自私的基因》《盲眼钟表匠》《道金斯传》等多部畅销作品。
我们对于基因的探索与认识代表了人类物种内心对于自身及周遭世界的深刻好奇,它能帮我们抚慰因蒙昧而遭受的种种伤害,也能帮助我们建立对于人类作为一个物种的未来的信心。
看上去永生不死的基因从何而来?又将走向何方?可以说,《基因之河》是道金斯继《自私的基因》之后,对那些多年来一直在他心头萦绕的未解的谜题的又一次尝试破解。道金斯将基因的传承与发展比喻为一条DNA之河,这条河沿着时间之岸缓缓流淌。
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基因本身不会融合
只有基因带来的影响会发生融
基因之河是一条DNA之河,它沿着时间之岸缓缓流淌。这是一条信息之河,是一条充满关于躯体构造的抽象指示的河流,而非由肉身构成的河流。
信息经由躯体,对躯体产生影响,但在路过之时,却不会受到躯体的影响。这条河不仅不会受到其流经的一连串躯体在生命中获得的经历和成就的影响,而且也不会受到表面看来极其强大的潜在污染源——性的影响。
在你体内的每一个细胞之中,有一半来自你母亲的基因与一半来自你父亲的基因。母系基因与父系基因亲密无间的合作,造就了如今这个极为精妙且浑然一体的你。基因本身不会融合,只有基因带来的影响会发生融合。
基因本身带有一种稳如磐石的完整性。当继承到下一代的时刻到来,某个基因要么进入后代的体内,要么不进入。父系基因和母系基因不会融合,而会彼此独立地进行重组。你体内的某个基因要么来自父亲,要么来自母亲。同时,这个基因也来自你4位祖辈中的一位,来自你8位曾祖辈中的一位且只有一位,以此类推。
除了用基因之河作为比喻,我们也完全可以将基因比喻成一群穿越地质时间的好伙伴。长期来看,一个繁殖种群的所有基因都是彼此的伙伴。短期来看,基因存在于个体之内,与共处一体的其他基因获得了暂时的亲密关系。基因只有善于构建优秀的躯体,令其善于以该物种选择的特定生活方式生息繁衍,才能穿越漫长的时间长河留存下来。
为了生存,某一基因必须善于与同一物种(同一条河)的其他基因合作。不同物种的基因存在于不同的河流之中。不同物种的基因不必合作,至少是不必紧密合作,因为它们无须共享同一具躯体。
区别某一物种的依据就是,任一物种的所有成员体内都流淌着同一条基因之河,某一物种的全部基因要准备好成为彼此的好伙伴。当现有物种分裂成两个不同物种时,新的物种便出现了。
随着时间的推移,基因之河会出现分岔。从基因的角度来看,物种形成(speciation)是“一场漫长的告别”。经过短暂的分离,两条河流便会各自独立,各自流淌,直到逐渐干涸,渗入沙地。在河岸的限制之下,河水通过有性重组,不断混合再混合。但河水绝不会涌出河岸,污染到其他河流。在物种分化之后,两套基因便不再彼此为伴。它们再也不会在同一具躯体之内相遇,也无须彼此合作。它们也不会再发生交叠,这里所说的交叠,是指它们的临时载体,即容纳基因的躯体之间发生的性交。
物种为何会产生分化?是什么启动了基因的漫长告别?又是什么促使一条河流产生分支,形成渐行渐远、永不交汇的支流的?
具体原因饱含争议,但无人质疑的一点是,其中最重要的因素是偶然发生的地理分隔。基因之河随着时间不断流淌,而基因的重组发生在活生生的躯体之中。躯体会占用空间中的某个位置:
北美灰松鼠如果有机会遇到英国灰松鼠,也许有能力与之交配繁衍,但它们相遇的可能性很小。北美灰松鼠的基因之河已经与相隔公里大洋之外的英国灰松鼠形成了分化。事实上,虽然在假设的条件下,两队基因仍然有能力在恰当的时机成为好伙伴,但事实上它们已经不再彼此为伴。它们已经告别了,虽然这次告别目前来看并非无可挽回。再经过数千年的分离,两条河流就可能过于疏远,就算两种松鼠相遇,它们也不再有能力交换基因。这里所说的疏远,并非指空间上的疏远,而是指彼此相容能力上的疏远。
这类事件,几乎可以肯定与灰松鼠和红松鼠的分离有一定的关联。后者之间无法实现异种交配。在欧洲的某些地方,灰松鼠和红松鼠的活动范围有重合,虽然它们会相遇,很可能有时还会因为抢夺坚果而彼此敌对,但它们已经无法交配,更无法产下拥有繁殖能力的后代。它们的基因之河彼此太过疏远,也就是说,它们的基因不再适合在同一具躯体之中彼此合作。
许多世代之前,灰松鼠的祖先和红松鼠的祖先是同一个个体。但后来,它们在地理上产生了分隔,也许是隔了一条巨大的山脊,也许是一条宽阔的河流,最终则演变成了大西洋,而它们的基因组合也愈加不同。地理上的分隔致使往日的好伙伴变成了水火不容的敌对者。水火不容的局面进一步深化,此时的道别便是永远。
两条河流分离开来,命中注定渐行渐远。
2
许多支流注定会消失
因为大多数物种都会走向灭绝
同样的故事也发生在人类祖先和大象祖先在久远的过去互道的永别上,发生在鸵鸟祖先和蝎子祖先的永别上。
如今,DNA之河拥有约万条支流,这也是地球现存物种的估计数量。也有估计称,现存物种数量占据所有曾经存在过的物种数量的1%。由此推算,基因之河总共有过约30亿个分支。如今的万条支流,都发生过不可逆转的彼此分离。其中许多支流注定会消失,因为大多数物种都会走向灭绝。
如果你沿着这万条支流回到过去就会发现,一条接一条的河流会与其他河流交汇。人类的基因之河汇入黑猩猩的基因之河的时间,与大猩猩的基因之河汇入的时间相仿,都发生在约万年前。往前追溯几百万年,黑猩猩的基因之河会汇入非洲古猿的基因之河。再往前追溯,我们可以看到长臂猿基因之河汇入进来。而长臂猿基因之河在流淌的过程中,又在下游形成了几个不同的长臂猿和合趾猿物种。
继续向前追溯,我们可以看到人类的基因之河与其他河流融汇。这些河流在流淌之中形成了欧洲猴、美洲猴以及马达加斯加狐猴。再往前,人类基因之河与那些后来发展成为其他主要哺乳动物的河流相汇,包括啮齿类动物、猫科动物、蝙蝠和大象。
之后,我们会遇到后来发展出各类爬行动物、鸟类、两栖动物、鱼类和无脊椎动物的河流。
关于河流的比喻,有一点需要我们特别