Monday, March 09, 2009

伊甸园之河

1. 我们体内的基因,能够从远古时期传承至今,完全得益于其采用的数字调制方式(四元调制),而非模拟调制。如果采用模拟调制,复制过程中的误差将被逐级放大,很快就会面目全非。

2. 基因之河在生物的体内流淌。与现实的江河不同,它不是逐渐汇成干流,而是随时间推移逐渐分出支流。其中大部分支流已经在地球上消失得无影无踪。这些支流一经分叉,就鲜有重新汇合的机会,一个主要的原因是偶然发生的地理上的分离。不过也有例外,相似的物种之间仍有可能可以交配,从而使分离的基因又汇合到一起。但如果两条河流分离得太久,它们就不会再相容了。

3. 虽然一个动物体内的所有细胞里面包含的DNA都是相同,但各种细胞组成的组织却千差万别。这是由于在不同的组织细胞中,只有相应的基因才被激活。具体哪些基因会被激活,是由细胞内的化学物质(酶)来决定的。那又是为什么从同一个受精卵开始,会分化出各种不同的细胞?这是因为受精卵虽然看上去是个对称的球体,但它实际上是有极性的,里面化学物质的分布并不均匀。若干次分裂以后,其差异就足够大了。

4. 把时间往前回溯到足够久远的过去,那时地球上的任何一个人,要么是当今所有人的祖先,要么不是当今任何人的祖先。试想3.5亿年前,一条刚出水中爬出来的鱼是我的祖先,却不是你的祖先,那是不可思议的。当然,事实上肯定不用追溯到那么远就可以找到我们的共同祖先了。

5. 两性结合打乱的人类的基因,使得我们难以通过它追溯自己的远祖谱系(Y染色体虽然是男性单传,不被破坏,但其包含的信息太少)。所幸的是我们细胞内还有线粒体,它是细胞里的动力工厂,但它原先其实只是定居在大细胞里的细菌。线粒体有自己的DNA,而且只通过分裂来繁殖;更重要的是,它只来自卵子(精子里的少量线粒体在受精之后就被抛弃了),即只从母系遗传。据此,人们通过比对世界各地人类的线粒体DNA,分析出最有可能的遗传谱系,结论是离我们最近的当今人类的纯母系共同祖先――称她为"线粒体夏娃"――生活在大约25万年前的非洲。不过,并不是说她就是我们的最近的共同祖先。实际上,我们的最近的共同祖先是男性的可能性更大。

6. 当观察到自然界的各种奇妙现象,比如兰花把自己伪装成雌黄蜂的样子以吸引雄黄蜂为它传播花粉,再比如人眼长成如此灵敏巧妙的结构,人们往往愿意相信这是上帝的精巧设计,而不相信这是经过漫长的中间过程进化而来的结果。对于拟态的例子,进化论的解释是,首先,其实并不需要长得多巧妙,因为那些动物或昆虫的行为是非常机械的,很容易欺骗。比如母火鸡仅仅依靠声音来判别小火鸡,一只耳聋的母火鸡会因为听不见小火鸡的叫声而凶狠地将自己的孩子全部咬死――这样的例子不胜枚举。其次,中间过程即使不完美,但也是有益的。比如,能骗过十米外的捕食者的简单伪装,虽然不能以此躲过一米外的捕食者,但相对于没有伪装的个体,其生存几率总是更大。经过渐变的进化过程,其伪装水平会越来越高。眼睛的进化也是如此。模拟显示,从感光细胞进化成照相机式眼睛,只用50万年时间,远比人们想像的要短。事实上在动物界,眼睛已经进行了不下40次独立进化。

7. 自然界中被最大限度扩展的实用功能是DNA的生存。动物世界的性别比通常为50:50,但在许多物种存在"后宫制",比如一个象海豹群,4%的雄性占据了88%的交配量,另外96%的雄象海豹似乎除了浪费食物就毫无用处。那为什么其性别比不是另外一个值,以使得雄性正好可以使所有雌性受孕?对此达尔文也困惑不解。费舍尔给出了解释:因为所有雄性的总生育数等于雌性总生育数,若雄性少于雌性,则雄性的平均生育数会大于雌性。那么为了拥有更多的子孙(以延续自己的DNA),父母会倾向于生儿子(指遗传倾向,无需意志),从而改变原先的比例。只有在性别比为50:50,才能达到进化的稳定点。不过严格来说,自然选择的并不是个体数量的平衡,而是"父母支出量"的平衡。

8. 生命的复制大爆炸可比之于恒星的爆炸,从地球来看须经历一系列门槛:拷贝系统,表现型,复制者,多细胞,神经元,知觉意识,语言,协作技术,无线电,以及太空旅行。现在人类已经跨过了第九个门槛,使得大爆炸的证据可以泄露到遥远的宇宙空间了。

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