地球生命在幾十億演化的歷程里，經(jīng)歷了怎樣的坎坷與血淚？經(jīng)歷了多少次命運的轉(zhuǎn)折？今天，生命所有的成功與失敗都經(jīng)由人類基因組計劃一一展現(xiàn)世人面前。

我們體內(nèi)30億年前的遺跡

GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTAAAGTTGCTGCAGTTAAAAAG，這個DNA序列看起來像一堆亂碼，但卻非同一般，它存在于地球上所有的生命體內(nèi)。無論你在哪里發(fā)現(xiàn)生命，海底滾燙的熱泉的生命也好，天上云層中的冷細菌也罷，你都能無一例外地覓見它的蹤影。甚至，你還可以在一些嚴格來說并不算有生命的生物體，例如巨型病毒上，發(fā)現(xiàn)它。

這個序列之所以如此普遍，是因為它是地球所有生命的共同祖先，而且在生命體中發(fā)揮著關鍵作用，所以自出現(xiàn)以來，幾乎沒什么變化。換句話說，你身體里的一些DNA由來久遠，不可思議地擁有將近30億年的歷史，輾轉(zhuǎn)了幾十億手才傳到你這里。

除了這些超級古老的DNA，你的DNA中還有一些是全新的。每個人身體里大約有100左右個基因突變是他們的父母所沒有的：或者是序列中一兩個字母不一樣，或者是少了或者多了一塊DNA序列。

通過對照基因組，科學家可以告訴你哪些DNA是新的、哪些是古老的。例如，將你的基因同與你的兄弟姐妹作比較，便可以發(fā)現(xiàn)新的基因突變；而對照人和動物的基因組則可以找到一些年頭較久的基因。

因此，基因組不只是制造生命的秘方，它還是鮮活的歷史寫照。并且，因為我們的基因組十分龐大——由60多億個DNA代碼組成——所以它將我們過去的這一切記錄得非常詳細。它們使我們能夠追溯生命誕生以來的所有進化過程，從原始生命直至現(xiàn)在的我們。

通過DNA代碼揭示的秘密，科學家們開始發(fā)現(xiàn)，生命的祖先不僅進行著沒有止境的生存戰(zhàn)爭，那里還有壯麗的“基因戰(zhàn)”，戰(zhàn)斗改變了我們基因的運作方式，最終造就了今日的我們。

生命的共同祖先

生命最早起源于RNA。這個“多才多藝”的分子不僅能存儲信息，還有催化作用，可以加快反應進行，這意味著一些RNA已經(jīng)能夠自我催化進行復制。而只要一個RNA分子開始自我復制，基因組就會應運而生。這樣，首個基因組誕生了。

RNA的缺點是它的不穩(wěn)定，因此，DNA出現(xiàn)以后，生命就選擇了在與RNA稍有不同的、不太容易分裂的另一個“骨干”——DNA上儲存信息。蛋白質(zhì)選擇把RNA當作催化劑，讓它在各反應間充分發(fā)揮穿針引線的作用。DNA上記錄了制造蛋白質(zhì)的方法，并將這些“秘訣”轉(zhuǎn)錄到RNA上，然后再傳送到“蛋白質(zhì)制造機”中。RNA－DNA－蛋白質(zhì)，共同創(chuàng)造了生命。

大約35億年前，某個生物體就已經(jīng)有制造RNA和蛋白質(zhì)功能的基因組——這是所有生命的最早的共同祖先，它總共包含1000多個基因?？茖W家認為，如今所有生命體內(nèi)至少有100個基因都可以追溯到這個源頭上來，這其中就有本文開頭提到的那一行無所不在的DNA序列。

這個共同祖先有很多現(xiàn)今生命所具有的核心功能，包括制造蛋白質(zhì)。不過，它的這些功能可能和我們今天所知道的完全兩樣。一些研究者認為，我們的共同祖先并不是一個被膜包裹的獨立細胞，而是生活在海底熱泉堿性小孔內(nèi)的、由諸多個類似病毒單元組成的混合體。

逐漸的，共同祖先的病毒混合體進化出以甲烷為食的古細菌，很多億年之后，這個古細菌的分支又分別進化成可以光合作用的藍細菌和以氧為食的需氧菌。接下來，大約20億年前，需氧菌偶然鉆進了一種巨大的具有吞噬能力的古細菌體內(nèi)，并與之建立起了一種互惠的共生關系。經(jīng)過一代又一代，需氧菌逐漸演化成了線粒體，成為在細胞內(nèi)部提供能量的“能量工廠”，把細胞從能量束縛中解脫出來了。從此，一種新的生命形式誕生了，這就是真核生物。真核生物的出現(xiàn)改變了基因組，為首個動物的演化鋪平了道路。

我們往往認為簡單生物體向復雜生命體轉(zhuǎn)化是很自然的事情，但事實上，如果沒有遠古兩種祖先細菌的聯(lián)盟，復雜的生命可能永遠也不會出現(xiàn)。因為如果它們不聯(lián)手，將永遠無法跨越能量上的障礙。

除此之外，線粒體的祖先還為我們貢獻了大量基因。原始需氧菌大概含有3000個左右的基因，不過隨著時間的推移，大部分基因不是遺失了，就是被轉(zhuǎn)移到主要的基因組中了，留到現(xiàn)在的線粒體中的基因只有一小部分。

聯(lián)合后的風險與挑戰(zhàn)

需氧菌與古細菌的結(jié)盟，盡管使生命明顯受益了，可也伴隨著危險。特別是，古老的線粒體中含有來自寄生細菌的DNA的碎片，還有轉(zhuǎn)位子，這種基因除了不斷復制自身啥活也不能干。在寄主的細胞里，它們不停地復制自己，然后從寄主基因的一處搬遷到另一處，有時候它們還會嵌入基因組中，使序列里出現(xiàn)很多毫不相關的大塊沒有什么功能DNA區(qū)域——內(nèi)含子，就好似在蛋糕的配方中硬塞進去了毫無意義的湯料配方一樣。

可以想象，生命起源早期的DNA序列都是由簡潔、幾乎沒有冗余非編碼DNA的小基因的聚合體存在，這是原始簡單生物適應環(huán)境必然具備的特性?，F(xiàn)在存在的原核生物、線粒體和葉綠體，基本保持這樣的特性?？墒窃谡婧松锛毎铮斵D(zhuǎn)位子四處游蕩、隨意插入基因組時，基因組里面就不可避免地堆積了很多毫無用處的內(nèi)含子。

這些沒有用處的內(nèi)含子無聊之極就喜歡玩突變。早期真核生物面臨著的一個嚴重問題就是：內(nèi)含子變異得越來越厲害，嚴重擾亂了基因組功能，最終會導致基因無法正常表達而失活。為了應對這種局面，這些早期的真核生物演化出了特殊結(jié)構，叫做剪接體，它可以將RNA轉(zhuǎn)錄基因中的內(nèi)含子切掉。

但剪接是一種盲目的解決方案，它剪切掉的是RNA轉(zhuǎn)錄基因中的，并沒有把最初DNA上的內(nèi)含子除掉，因此這種方法效率極其低下。不僅如此，剪接速度還非常慢：許多RNA的內(nèi)含子還沒來得及被剪接，就已經(jīng)抵達蛋白質(zhì)制造工廠了，導致了大量變異蛋白質(zhì)的生成。

為了解決這個問題，真核生物在線粒體周圍進化出細胞核，細胞核將“蛋白質(zhì)工廠”隔離在外，只允許被剪接過的RNA出入，以防止造出無用的蛋白質(zhì)浪費能量。

雖然我們的遠古祖先一步步進化出了復雜的機制來對付內(nèi)含子的擴散，可仍然沒有處理掉所有問題。直到現(xiàn)在，我們的每個基因還包含8個左右毫無用處的內(nèi)含子。

幸運的是，從長遠來看，額外增加的復雜性還給真核生物增加了許多新的進化機會。細胞核的形成，使細胞內(nèi)部機制更加復雜，真核細胞能夠完善自身的防御機制、抵擋各種變異DNA和病毒的入侵了。所有這些新的特征導致了一場進化大爆發(fā)。真核生物蓬勃發(fā)展起來，進入了演化的快車道。

錯誤促進演化

好了，現(xiàn)在我們可以進入下一個大的演化階段：大約8億年前，真核細胞已經(jīng)在各種條件的幫助下形成了多細胞，并演化出了體積更大的復雜生物體，例如真菌、海藻，直至各種動植物。

其中一個演化原因是因為它們有了更多的基因，這可以為實現(xiàn)更多功能做準備，比如細胞合并、相互間進行信息交流。更重要的是，基因模塊化的這個特性加快了演化進程。例如，將細胞組合在一起的蛋白質(zhì)，它由兩部分組成，一部分在細胞膜間、一部分在膜外。有了基因模塊，所有不同種類的膜外部分蛋白質(zhì)都可以整合起來與跨在膜間的部分粘連在一起，使蛋白質(zhì)發(fā)揮了更多、更復雜的功能。

另外，真核生物更先進的控制基因的機制還可以讓細胞功能更加專一。通過控制不同基因的開與關，能讓不同類的細胞發(fā)揮各種各樣的作用。這樣一來，生物體便可以開始演化出不同的組織，從而開始了從簡單的早期動物到更復雜動物的轉(zhuǎn)化。

接下來的偉大飛躍是兩個“基因事故”引發(fā)的。在脊椎動物的祖先身上，復制出錯了兩次——非常偶然地，整個基因組竟然先后被兩次復制了，這是極為罕見的，因為基因組復制產(chǎn)生了大量的冗余基因。

這些冗余基因看似毫無意義，后來有很多都丟失了，但仍有一部分保留下來，并被細胞充分利用，擔任了重要的新角色，比如變成了控制基因，它們能夠在身體發(fā)育階段控制身體的成長。一般認為，這些基因?qū)?nèi)部骨架的演化具有關鍵作用。

性的益處

在生命演化的很長一段時間里，簡單細胞都在沒有性的參與下交換基因。單性繁殖按幾何級數(shù)增長，快速便當，但缺少變異機制。有性生殖實現(xiàn)了基因在同種不同個體之間的流動。兩性交換基因生產(chǎn)下一代，就是個基因重組的過程。重組解決了一個根本問題：它能像串珠子一樣，可以拆散原先的項鏈，重新將基因串聯(lián)到一起。

想象一下，如果你有條精美的珍珠項鏈，里面偶然被摻入了一顆不好的珠子。倘若你不能把這顆珠子換掉，那么你就必然得放棄整條項鏈，否則你就只能一直戴條有瑕疵的項鏈。同樣，如果一個有益的突變挨著一個不利的突變，那只有兩個處理方法：要么把兩者都舍棄，要么不得不留下有害突變，讓缺陷繼續(xù)拖著有益突變的后腿。

重組給你提供了交換珍珠的機會。正如你既可以造出一個完美的珍珠項鏈，又可以造出有缺陷的項鏈一樣，通過重組，你的一些后代淘汰了有缺陷的基因，獲得了完美的優(yōu)秀基因，他們將健康成長；另一些后代可能會繼承有缺陷的基因，這些“倒霉”的個體很可能會消亡。

基因系統(tǒng)的這一創(chuàng)新，大大增加了物種的變異，提高了適應環(huán)境變化的能力，而且變異的增加還加快了生物演化速率，促進了物種與生態(tài)的多樣性，世間萬物才變得如此豐富多姿多彩。

然而，就生物個體而言，兩性繁殖并沒有什么好處，它不能把自己的遺傳物質(zhì)不變地傳遞給后代。有性生殖為保證受精和胚胎的發(fā)育，還需要進化出一系列器官、進行一系列生理過程，相當麻煩。而且在自然界，雌雄為了彼此能夠識別對方和爭奪生殖權便長出特殊的結(jié)構，如雄性動物長出堅利的牙齒；雄性鳥兒長出漂亮的羽毛等等。從個體利益看，有性繁殖并沒有什么優(yōu)勢，但作為群體遺傳，有性繁殖的意義就很明顯了。

我們是勝利者的后代

在整個地球的生存競爭中，可以說脊椎動物是非常成功的，它們征服了海洋，霸占了陸地，逃進森林，最終進化出了最具智慧的靈長類——用兩條走路的人。

什么使我們與其他猿類差別這么大？其中有個非常明顯的區(qū)別：人類的染色體是23對，而我們猿類祖先的染色體是24對。

從本質(zhì)上來講，染色體是“打包”的基因集合，所以，只要染色體內(nèi)擁有必需的基因，那么無論它們合并或是分裂、少幾個或是多幾個應該都沒多大區(qū)別。不過事實并非如此，染色體在演化過程中發(fā)生的一系列微小變化逐漸改變了我們的大腦和身體。目前為止，科學家已經(jīng)確定了其中幾個關鍵的突變，但這只是剛開始，突變可能多至成千上萬。

演化史上許多重要的事件，都是突變導致的。比如生物體中有一類專門調(diào)控生物形體的基因，一旦這些基因發(fā)生突變，就會使身體的一部分變形。事實上，人類進化之初，由于某個基因的突變，人類的肌肉不如其祖先猿類那樣發(fā)達。

此外，在生命演化史上，病毒和寄生菌發(fā)揮了巨大的作用。它們?nèi)肭治覀兊募毎髨D破壞、排擠乃至替代我們的基因，讓我們在進化路上付出了巨大的代價。但正因為有它們的存在，我們的基因組才在對抗它們的過程中逐漸強大起來。

在進化的道路上，充滿坎坷還有無數(shù)次慘烈的失敗，不計其數(shù)的動物都因“基因之戰(zhàn)”死于非命。生活到現(xiàn)在的我們都是中了彩票大獎的后代，獎品就是他們的后代可以活得更久。如果說歷史是由勝利者書寫的，那么，我們的基因組就是勝利的痕跡，是那些被成功造就、頑強活了下來的勇敢祖先的書寫而成的歷史。

實際上，我們的基因組遠不是個完美的成品。相反，它是各種巧合下的遺傳碎片和古老寄生體遺留物的拼接品，它是沒有控制者的瘋狂實驗的產(chǎn)物，時不時會出現(xiàn)致命的錯誤。這個過程到今天仍在繼續(xù)——或許去任何一家醫(yī)院，你都能找到因遺傳性疾病而死亡的兒童。不過，目前由于有了諸如胚胎篩選的方法，科學家已經(jīng)開始對人類基因組的進化實施控制。一個能夠控制基因遺傳的新時代即將來臨。