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哎,各位听众朋友们,大家好啊。
要说这生命的奇妙啊,那真是得感谢你爸你妈在对的时间结合,哎哟,可能得精确到秒,甚至毫微秒!要不然,就没你啥事儿了。再往上数,你爷爷奶奶,姥姥姥爷,也是得在合适的时候,用合适的方式结合,要不然,还是没你。你往回倒腾的时间越长,成就你的人就越多。
就往上数八代,也就查尔斯·达尔文和亚伯拉罕·林肯那会儿,就已经超过250个祖先了。再往前推,莎士比亚和“五月花”号清教徒生活的时代,你至少有16384个祖先,他们基因交换、组合,最后才奇迹般地有了你。
20代之前,祖先就超过一百万啦。再往前推五代,那祖先就得有三千多万。30代之前,你的祖先总数就超过10亿啦!这还没算堂亲、表亲呢。64代之前,古罗马时期,那决定你存在的祖先,就得是10亿亿了!这可比地球上存在过的人的总数还多几千倍!
哎哟,肯定哪里算错了。正确的解释是啥呢?就是你这条线,没那么纯粹。要是一点亲戚联姻都没有,哎,这事儿是不可能的。你这条线上,几百万个祖先里,经常是你妈那边的远房亲戚,和你爸那边的远房亲戚结婚。实际上,你要是找了个同民族、同国家的人结婚,你俩很可能就是有血缘关系的。你在公交车上、公园里、咖啡馆里,随便看看,没准儿大多数都是你亲戚呢!要是有人说自己是莎士比亚或者征服者威廉的后代,你就可以直接回一句:“我也是!”咱们从字面意义上说,也都是一家人呐。
而且啊,咱们也惊人的相似。你和随便一个人的基因比一比,平均有99.9%都是一样的,这就说明咱们都是人类。那千分之一的差异,英国遗传学家约翰·萨尔斯顿说了,“每1000个核苷酸基里就差那么一个”,这就是我们个性的基础。现在啊,都在研究人类基因组结构,其实根本就没啥“唯一”的人类基因组,每个人都不一样,要不然咱就都一样了。正是因为基因组的不断重组,虽然大体相同,又不完全一样,才让我们既是独立的个体,又属于同一个物种。
那啥是基因组?啥是基因呢?咱们从细胞说起。细胞里有个细胞核,细胞核里就是染色体,一共46束,一半来自你妈,一半来自你爸。你身体里每个细胞,几乎都是这样,只有少数例外。染色体里有全套的指令,告诉你怎么生成和维持生命,它们是一长串的化学物质,脱氧核糖核酸,也就是DNA。这玩意儿被称为“地球上最非同寻常的分子”。
DNA存在的唯一目的,就是制造更多的DNA。你身体里有很多DNA,差不多每个细胞里都有两米长的DNA。每单位长度的DNA,有32亿个密码字母,足够产生无数种组合,保证你独一无二。想想,你身上有1亿亿个细胞,每个细胞里都有两米长的DNA,你就知道自己身上有多少这玩意儿了。要是把你身上所有的DNA连起来,那可不是地球到月球的距离来回一趟,而是好几趟呢!
总之一句话,你的身体就喜欢制造DNA,没有它,你就活不了。但是DNA本身可没有生命。分子也没有生命,但DNA尤其没有。用遗传学家理查德·莱旺顿的话说,它是“生命世界中最不活跃的分子”。所以才能在谋杀案里从干涸的血迹、精液里提取DNA,还能从古代尼安德特人骨骼里提取。科学家花了那么长时间才搞清楚这个看似无关紧要的玩意儿,在生命中有多重要。
哎,其实DNA存在的时间比你想的要长。但直到1869年,一位在德国蒂宾根大学工作的瑞士科学家约翰·弗里德里希·米歇尔才发现了它。当时他用显微镜研究外科手术绷带上的脓液,发现了一种不认识的物质,就给它取名叫“核素”,因为这玩意儿在细胞核里。当时米歇尔就觉得这玩意儿不简单,23年后,他写信给叔叔说,这分子可能就是遗传背后的原动力。但当时科学发展有限,没人注意到这个观点。
在接下来的半个世纪里,人们普遍认为,这玩意儿,现在叫脱氧核糖核酸,也就是DNA,在遗传里起的作用微不足道。因为太简单了,主要就由四种叫核苷酸的基本物质组成。这就好像字母表只有四个字母一样,你咋用这四个字母写生命的故事呢?(就像用莫尔斯电码的点和划,写一封内容复杂的电报一样。)当时大家觉得,DNA啥也不干,就待在细胞核里。可能固定一下染色体,或者增加一点酸度,或者做一些别的无关紧要的事儿。复杂的东西肯定在蛋白质里。
但忽略DNA的作用,就会出现两个问题。第一,DNA太多了,每个细胞核里都有两米长,肯定不简单。第二,实验里,它频频露面,就像神秘凶杀案里的嫌疑人。尤其是在肺炎球菌和噬菌体(感染细菌的病毒)有关的两个研究里,DNA的作用说明它被严重低估了。实验表明,DNA在制造蛋白质这种对生命至关重要的东西方面,起着某种作用,但人们也清楚,蛋白质是在细胞核外生成的,离影响它们的DNA还远着呢。
以前,没人知道DNA怎么把信息传递给蛋白质。现在知道了,是RNA,核糖核酸,在这两者之间起到了翻译的作用。DNA和蛋白质说的不是同一种语言,这是生物学里一件很奇怪的事。在将近40亿年的时间里,它们在生命世界中扮演了重要的双簧角色,但它们说的密码彼此不兼容,就像一个人说西班牙语,另一个人说印地语。要想交流,就得有个中介,那就是RNA。在一种核糖体的化学物质的帮助下,RNA把细胞里的DNA信息翻译成蛋白质能理解的形式,并以此作为蛋白质行动的指令。
到了20世纪初,我们要理解这些东西,还远着呢。
那肯定得有个非常有灵感的实验。幸运的是,这时候出现了一位勤奋又有才华的年轻人,托马斯·亨特·摩尔根。1904年,人们重新发现孟德尔的豌豆实验才四年,他就开始研究染色体了。
染色体在1888年被偶然发现,因为它们很容易被染上颜色,所以在显微镜下很容易看到。到世纪之交的时候,人们明显感觉到它们在传递某些特性中起作用,但是没人知道怎么起作用的,甚至有人怀疑它们是不是真的起作用。
摩尔根选择了一种叫黑腹果蝇的小昆虫作为实验对象。这玩意儿很常见,总是迫不及待地一头撞进饮料里。作为实验样品,这果蝇太棒了:占地小,吃的少,牛奶瓶里就能养几百万只,从虫卵到成虫只要十天左右,而且只有四对染色体,非常方便。
在纽约哥伦比亚大学谢摩尔宏楼的一个小实验室里,摩尔根和他的同伴小心翼翼地培育和杂交了几百万只果蝇。每一只都得用镊子夹住,然后在珠宝商的放大镜下观察它们在遗传方面任何微小的变化。为了生成突变体,他们想尽了办法:用X射线辐射,在明亮的光线或黑暗中培育,在烤箱里轻轻烘烤,用离心机猛烈地摇晃,但都没啥用。摩尔根都快放弃了。突然,一种奇特的变体重复不断地出现了,有一只果蝇的眼睛是白色的,而一般情况下果蝇的眼睛是红色的。有了这一突破,摩尔根和他的助手再接再厉,培育出了有用的突变个体,从而能在其后代中跟踪一个特性。这样,他们就研究出了特定的特点和某种特定的染色体之间的相互关系,从而在某种程度上令人满意地证明了染色体在遗传过程中的关键作用。
但问题仍然存在,神秘的基因和构成它们的DNA很难分解和研究。直到1933年底,摩尔根获得诺贝尔奖时,许多研究人员仍然怀疑基因是否存在。当时摩尔根说,“基因是什么,它们是真实存在还是纯属想像”,人们很难达成一致。科学家们总是迟迟不承认基因的真实性,这可能是令人惊讶的。在大学课本《生物学:生命科学》里,华莱士、金和桑德指出,对于思考、记忆这样的精神活动,我们现在也差不多是这样。毫无疑问,我们知道我们拥有它们,但是我们不知道它们是什么形式,如果有的话。很长时间里基因也是如此。对于摩尔根同时代的人来说,从你身上取下一个基因去研究,这想法太荒谬了,就像今天有人认为科学家可以获取一束思想并在显微镜下检查一样。
当时可以肯定的是,某种与染色体相关的东西支配着细胞的繁殖。1944年,在曼哈顿的洛克菲勒研究所里,一个由加拿大科学家奥斯瓦尔德·埃弗雷领导的研究小组经过15年的努力,终于在一个极其棘手的实验中获得了成功。他们将一株不致病的细菌和不同性质的DNA混合培养,使这株细菌具有了永久性传染能力,从而成功地证明DNA根本不是一种惰性分子,而几乎肯定是遗传过程中极为活跃的信息载体。奥地利出生的生化学家埃尔文·查迦夫后来严肃地指出,埃弗雷的发现值得获两次诺贝尔奖。
不幸的是,埃弗雷遭到研究所里的一个同事的反对,这人名叫阿尔弗雷德·米尔斯基,是一个顽固的蛋白质研究学者,他利用手中的权力竭尽全力地贬低埃弗雷的工作,据说甚至极力劝说斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所当局不要授予埃弗雷诺贝尔奖。埃弗雷当时已经66岁,身心疲惫,受不了压力和争论,辞去了工作,从此再也没有进行过研究工作。然而,别的地方的研究完全证明了埃弗雷的结论。没过多久,一场搞清DNA结构的竞赛开始了。
如果在20世纪50年代初打赌,谁能在这场破译DNA结构的竞赛中胜出,你肯定会把赌注押在美国首屈一指的化学家,加州理工学院的刘易斯·鲍林身上。鲍林在分子结构研究方面是天才,也是X射线晶体学领域的先驱,这项技术在破译DNA核心的研究中起了重要作用。鲍林一生获得过两次诺贝尔奖,但在DNA研究方面,由于他错误地认定其结构是三链螺旋型,而不是二链螺旋型的,他的研究从未走上正轨,所以胜利的桂冠最终戴到了四位英国科学家头上。这四位科学家不是一个小组,经常互不理睬,而且在很大程度上是这一领域的新手。
他们中最称得上是设计师的是莫利斯·威尔金斯,他在第二次世界大战期间的大部分时间里待在密室中帮助设计原子弹。同一时期,他们中的另外两个,罗萨林·富兰克林和弗朗西斯·克里克任职于英国政府,研究采矿,后者负责爆破,前者负责采煤。
这四位科学家中,最不寻常的是詹姆斯·沃森,一个堪称天才的美国人,小时候是电台节目《儿童智力竞赛》的成员,15岁就进了芝加哥大学,22岁就获得了博士学位,当时在剑桥大学著名的卡文迪许实验室工作。1951年,他刚刚23岁,长着一头乱蓬蓬的头发。
克里克年长12岁,当时还没有获得博士学位。他的头发不那么蓬乱,但要稍稍硬一些。根据沃森的描述,他是一位爱说大话,吵吵闹闹,喜欢争论,急于要求别人赞成一个观点,三天两头被呼来唤去的人。他们两人都没有接受过正规的生物化学方面的训练。
他们的想法是,如果你能确定DNA的分子形状,你就能明白它是怎么完成它所做的一切的。他们似乎希望尽可能少费力气,只要干绝对必要的工作就能达到目的。正如沃森在他的自传《双螺旋》中所说:“我希望不学任何化学知识就能解决基因方面的问题。”实际上他们并没有被安排做DNA方面的研究工作,有一段时间还被勒令中止他们私自已经开展的工作。为了瞒天过海,沃森谎称是在进行晶体学方面的研究,而克里克则称在完成一篇用X射线衍射大型分子的论文。
在破译DNA之谜的普遍说法中,克里克和沃森几乎赢得了全部功劳,但是他们的突破很关键的是建立在竞争对手的研究成果的基础之上的,而且那些成果的获得带有偶然性。伦敦大学国王学院的威尔金斯和富兰克林已经远远走在他们前面。
威尔金斯生于新西兰,是一位离群索居的人,几乎从不露面。1962年,他因破译DNA结构而与克里克和沃森共同获得了诺贝尔奖。
在这几个人当中,富兰克林是最富神秘色彩的一位。在沃森的《双螺旋》一书中,沃森用近乎苛刻的言辞将富兰克林描绘成一个不可理喻,守口如瓶,不善于合作,故意不想有女人味的女人。他认为她“不是没有魅力,要是在衣着方面稍微花点心思的话,她其实是蛮漂亮的”。但是富兰克林甚至不用口红,对此,沃森表示大惑不解。而她的衣着“完全是一副英国青年女才子的派头”。
然而,在破译DNA结构的研究方面,富兰克林却通过X射线晶体衍射获得了最好的图像。是富兰克林从这个过程中取得了好的成果,而令沃森愤愤不已的是,她拒绝与别人一起分享她的研究成果。
富兰克林没有热心地和别人一起分享她的成果,也不能完全怪她。在20世纪50年代的国王学院,女性研究人员被一种先人为主的偏见压得抬不起头来。不管她们的职位多高,成果多显著,她们都不会被允许进入学院的高级休息室,甚至不得不在一个简陋的房间里就餐。她经常承受着巨大的压力,逼她将自己的研究成果与三个男人分享,而他们很少表现出相应的可爱品质,比如尊重。他们中有两人来自国王学院互为竞争对手的研究所,而另—个也在某种程度上公开站在他们一边。因此,富兰克林将她的成果锁在抽屉里,也就不足为怪了。
威尔金斯和富兰克林彼此合不来,沃森和克里克似乎利用这一点来为自己的利益服务。虽然克里克和沃森不要脸地侵犯威尔金斯的领域,威尔金斯却越来越站到了他们一边,因为富兰克林自己的行为变得很古怪。尽管富兰克林的研究表明,DNA结构毫无疑问是螺旋型的,可是她坚持对大家说不是这样。1952年夏,富兰克林在国王学院物理系附近张贴了一张布告,以嘲讽的口吻说:“我们非常遗憾地宣布,D.N.A螺旋于1952年7月18日,星期五,与世长辞……希望M.H.F.威尔金斯博士为已故的双螺旋致悼词。”
结果是,1953年1月,威尔金斯将富兰克林的DNA结构的X射线衍射照片出示给沃森,他这样做“显然没有向富兰克林打招呼,也没有得到她的许可”。把这称之为对他很有帮助的事,那会不够劲儿。多年以后,沃森承认这是“具有决定意义的一件事……它极大地鼓舞了我们”。由于掌握了DNA分子的基本形状和其他一些重要数据,沃森和克里克加快了他们工作的步伐,一切似乎都顺理成章了。
沃森和克里克拼命投入研究工作。当时已经知道,DNA含有四种化学成分,腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶,这四种成分总是以特殊的配对方式排列。沃森和克里克将卡纸板剪成分子形状进行摆弄,终于搞清了它们是如何拼合在一起的。在此基础上,他们搭建起一个DNA双螺旋模型,用螺栓将金属片装配成一个螺旋形而成。他们邀请威尔金斯、富兰克林以及所有的人前来观看,任何行内人马上明白他们已经解决了问题。毫无疑问,这是一件了不起的侦探工作。
1953年4月25日,《自然》杂志刊登了一篇沃森和克里克写的文章,名为《DNA的一种结构》。在同一期杂志中,还刊登了两篇分别由威尔金斯和富兰克林撰写的文章。那是一个充满大事的年代,埃德蒙·希拉里正准备攀登珠穆朗玛峰,伊丽莎白二世即将加冕为英国女王,因此,发现生命之谜的意义在很大程度上被忽视了。
罗萨林·富兰克林没有分享诺贝尔奖。1958年,诺贝尔奖须发四年之前,她因卵巢癌而去世,年仅37岁,她得这种癌症几乎肯定是由于在工作时长期接触X光射线所致。奥斯瓦尔德·埃弗雷也没有获得诺贝尔奖,而且在很大程度上被后人所忽视。他死于1955年。
沃森和克里克的发现实际上到了20世纪80年代才最终得到确认。克里克说:“我们的DNA模型从被认为似乎是有道理的,到似乎是非常有道理的……再到最终被证明是完全正确的,用了25年的时间。”
即使如此,随着对DNA的结构的了解,人们在遗传学方面的研究进展神速。1968年,《科学》杂志刊登了一篇题为《生物学即分子生物学》的文章,认为遗传学的研究已经接近终点了。
实际上,这当然仅仅是开始。即使到了今天,我们对于DNA仍有许多未解之谜。比如说,为什么这么多DNA似乎不做任何事情。你的DNA的97%是由大量没有任何意义的垃圾构成,或生化学家喜欢称之为非编码DNA构成的。
基因就是制造蛋白质的指令。它们在完成这一工作时尽职尽责。在这个意义上,它们就像钢琴的键,每一个键只能弹奏出一个音符,仅此而已。然而,将所有的基因组合在一起,就像你将所有的键组合在一起一样,你就能弹奏出一曲伟大的生命交响乐,这就是人类基因组。
基因组换一种通俗的说法就是一种身体指令的手册。从这个角度来看,可以将染色体想像为一本书的章节,而基因则是制造蛋白质的个别指令。指令中所写的单词被称为密码子,单词中的一个个字母被称为碱基。碱基,基因子母表中的字母,由前面我们提到的腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧吟和胸腺嘧啶四种核苷酸组成。尽管它们的作用极为重要,这些物质不是什么稀奇的东西组成。例如,鸟嘌呤就是因为在鸟粪层中大量存在而得名。
正如人人所知道的那样,DNA分子的形状像一个螺旋状楼梯或扭曲的绳梯,著名的双螺旋结构。这种结构的支柱是一种被称为脱氧核糖的糖组成的,整个双螺旋是一个核酸,因此取名为“脱氧核糖核酸”。横档由两个碱基跨越中间的空间相连而成。它们只以两种方式配对,腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对。当你在梯子上上下下走动时,这些字母所排列的顺序就组成了DNA的密码。记录这些密码一直是“人类基因组工程”所要做的工作。
DNA的绝妙之处在于它的复制方式。当需要产生一个新的DNA分子时,两条单链从中间裂开,就像夹克上的拉链一样,每条单链的一半脱离而去,形成新的组合。由于一条单链上的每一个核苷酸与另一个特定的核苷酸匹配在一起,每条单链成为创造一条与之匹配的新链的模板。如果你只有你自己DNA的一条单链,通过必要的组合,你就很容易重建另一条与之匹配的单链。如果一条单链的第一级是由鸟嘌呤构成的,你就会知道与之配对的另一条单链的第一级一定是胞嘧啶。要是你沿着所有核苷酸配对组成的阶梯往下走,最后你将获得一个新的分子的密码。这就是大自然中所发生的事,只不过这一切是以极快的速度完成的,仅仅几秒钟时间。
在大多数情况下,我们的DNA都以极其精确的方式进行复制,但是,在非常偶然的情况下,某个字母进入了错误的位置。这种情况被称为单一核苷酸多样型,也就是生化学家所说的Snip。通常情况下,这些Snips被埋没在非编码DNA链中,并不会对身体产生显著的影响。但是偶尔它们也会发生作用,有可能使你容易感染某种疾病,但也同样可能产生某种小小的有利作用,比如更具保护性的肤色,或是增加生活在海拔较高的地区的人的红细胞。这种不太显著的变化不断累积,届时对人与人和人种与人种之间的差异产生了影响。
在DNA的复制过程中,精确性与差异性必须保持平衡。差异性太多,生物将丧失功能,但差异性太少又会降低其适应性。类似的平衡也必须存在于一种生物的稳定性和创新性之中。对于生活在海拔较高的地方的某个人或某群人,增加红细胞可以使他们活动和呼吸顺畅,因为更多的红细胞能够携带更多的氧气。但是增加的红细胞也会增加血液的浓度。太多红细胞使得血液“像石油”,这对心脏来说是一个沉重的负担。因此那些生活在高海拔地区的人在肺活量增加的同时,也增加了心脏患病的可能性。达尔文的自然选择理论正是以这样的方式保护着我们,这也有助于理解为什么我们都如此相似。进化不会使你变得过于独特,你无论如何不会成为新的物种。
你和我的千分之一的基因差异是由我们的Snips决定的。如果将你的DNA与第三个人相比,有99.9%也是一致的,但是你们的Snips在很大程度上会在不同的位置。如果与更多的人相比,你们更多的Snips会在更多的不同的位置。对于你的32亿个碱基中的每个碱基,地球上某个地方某个人或某群人,他或他们在那个位置上的密码会是不同的。因此,不仅“那个”人类基因组这种说法是错误的,在某种意义上我们甚至根本就没有“一个”人类基因组。我们有60亿个基因组,尽管我们的99. 9%全都是一样的。
但是,我们仍然不得不解释,为什么DNA中的绝大部分都没有任何明显的目的。答案乍一看上去有些令人失望,但是生命的目的似乎确实就是使DNA得以永久存在。我们DNA的97%通常被称为垃圾,它们在很大程度上由字母块组成,它们存在的理由极其单纯和明了,就是因为它们善于复制自己。换句话说,你的DNA中的绝大多数并不为你服务,而是服务自己,你是为它效力的机器,而不是相反。你会回忆起,生命只想活着,而根本就在DNA身上。
即使DNA包含制造基因的指令,其目的也并不一定是为了维持有机体功能的正常运转。我们体内有一种最为常见的基因,一种被称为逆转录酶的蛋白质,据知它在人体内根本不起任何好作用。它所做的一件事就是使诸如艾滋病病毒的逆转录酶病毒神不知鬼不觉地溜进人体系统中。
换句话说,我们的身体花了很多能量来制造一种蛋白质,这种蛋白质没有任何益处,有时反而会给我们带来致命的一击。我们的身体不得不这样做,因为基因发出了指令。我们是它们横行霸道的地方。据我们所知,总共有近一半的人类基因,任何生物体内基因已知的最大比例,除了复制它们自己,它们根本不做任何事情。
从某种意义上讲,所有的生物都是其基因的奴隶。这就解释了为什么鲑鱼、蜘蛛以及其他数不清的生物在交配的同时也走向了死亡。繁殖后代、传递基因的欲望是自然界最强有力的冲动。从进化论的观点看,性本质上就是鼓励我们将基因传承给后代的一种机能。
科学家们好不容易接受了这样一个令人惊讶的事实,即我们DNA的绝大多数不做任何事情。紧接着,更意想不到的研究成果开始问世了。先是在德国,接着在瑞士,研究人员做了一系列奇怪的实验,其结果让人瞠目结舌。他们将控制老鼠眼睛发育的基因植入到果蝇的幼虫中。他们本来以为会产生某种有趣而怪异的东西,结果老鼠眼睛的基因不仅使得果蝇长出了一只老鼠的眼睛,同时也长出了一只果蝇的眼睛。这两类动物在长达5亿年的时间里分别拥有不同的祖先,但是它们却可以像姐妹一样交换基因。
同样的事情无处不在。研究人员将人类DNA植入果蝇某些细胞中,果蝇最终接纳了它,好像它是自己的基因似的。事实证明,60%以上的人类基因本质上与果蝇是一样的。至少90%以上的人类基因在某程度上与老鼠基因相互关联。研究人员在一个又一个的领域中发现,他们不管用什么生物做实验,无论是线虫还是人类,他们所研究的基因基本上是一样的。生命似乎就出于同一张蓝图。
科学研究迸一步揭示了一组掌控基因的存在,每一种控制着人体某一部分的发育。这种基因被称为变异同源基因,或同源基因。同源基因回答了长期以来困扰人们的问题:数以十亿计的胚胎细胞都来源于一个受精卵,并且携带完全相同的DNA,它们怎么知道去往哪个方向,该做些什么,原来是同源基因对它们发出了指令。它们对于所有的生物都以同样的方式发出指令。
有趣的是,基因的数量及其组合方式并不一定反映携带它的生物的复杂程度,甚至总的来说不反映。我们有46对染色体,但是有些蕨类植物的染色体多达600多对。肺鱼,所有动物中一种进化最不完善的鱼类,其染色体数是我们的40倍。即便是普通的水螈,其基因数也是我们的5倍。
显然,问题的关键并不在于你有多少基因,而在于你怎样对待它们。人类基因数近来成了人们热烈讨论的一个话题,这是一件好事情。直到不久以前,许多人以为人类至少有10万个基因,也许还更多,但是人类基因工程的第一批研究结果使得这个数字大大缩水。研究表明,人类只有3.5万到4万个基因,与草的基因数相同。这个结果既令人吃惊,又不免有些令人失望。
你大概已经注意到,基因已经非常频繁地和人类的众多病症扯在一起。科学家一次又一次地宣称他们已经发现了导致肥胖症、精神分裂症、同性恋倾向、犯罪行为、暴力、酗酒乃至商场扒窃和流浪的基因。事实上,我们现在知道,有关你的任何方面都不是那么简单的。
在一个重要意义上,这显然是一件憾事,因为如果你具有个别决定身高、糖尿病或谢顶倾向或其他任何明显特征的基因,你就可以很容易地将它们加以隔离并根治。不幸的是,3.5万个基因如果独立工作远远不足以制造比一个令人满意的复杂人体。很明显,基因必须彼此协同工作。有一些身心失调的病症是由个别机能不良的基因引起的,但是一般来说,远在它们变得足以对物种或人类造成永久性的麻烦之前,依照自然选择的规律,它们就被淘汰掉了。令人欣慰的是,我们的命运在很大程度上,即便是我们眼睛的颜色,不是由个别基因决定的,而是各种各样的基因通力协作的结果。因此,对手为什么我们总是很难了解它们彼此是怎样形成为一个整体的,以及为什么我们不能在短期内培育出我们所预先设计的婴儿,也就不难理解了。
实际上,我们对近年来的研究结果了解得越多,我们不明了的事情也就越多。实验证明,即便是意念也会对基因的工作方式产生影响。科学家甚至作了更为深入的研究。他们发现,通过破坏胚胎阶段的老鼠的某种关键性基因,这些老鼠出生后不仅很健康,甚至有时比基因未受破坏的兄弟姐妹更健康。结果证明当某种重要的基因被破坏以后,其他的基因会进来填补空缺。对于作为生物的我们来说,这是一个再好不过的消息,但是对于我们了解细胞是怎样工作的却不太有利,因为它使我们才刚刚开始了解的问题又增加了一层复杂性。
很大程度上正是这种极其复杂的因素,使得破译人类基因组的工作几乎马上被看成是仅仅处在起步阶段。基因组就像人体部位的排列表,它告诉我们我们是由什么构成的,但是却没有说它们是怎样工作的。现在所需要的是操作手册,怎样使它运转起来的指令。这对于我们来说,还是遥不可及的一件事。
因此,当务之急的是破解人类蛋白组,一个非常新的概念,仅仅在10年前,甚至连蛋白组这个词也不存在。蛋白组是储藏制造蛋白质信息的资料馆。 《科学美国人》认为:“不幸的是,蛋白组比基因组复杂得多。”
那个话说得比较婉转。你可能记得,蛋白质是所有生命系统的役马,每个细胞中都有多达1亿计的蛋白质在一刻不停地工作。它们的活动如此之多,令人无法捉摸。更糟糕的是,蛋白质的行为方式和功能不仅像基因那样取决于它们的化学性质,而且取决于它们的形状。若要具有正常功能,一个蛋白质必须具备以恰当的方式组合在一起的化学成分,之后还必须折叠成一种非常特别的形状。蛋白质卷成的形状又随意又复杂,与其说它们像拆叠好的毛巾,倒不如说它们像乱作一团的衣架。
除此以外,蛋白质还是生物世界的登徒子。根据一时的兴起及新陈代谢的状况,它们会随心所欲地变化。饮一杯酒,你就会极大地改变你整个系统内的蛋白质的数量和种类。对于那些试图搞清楚这一切是怎么发生的遗传学家来说,却根本没有帮助。
一切可能从一开始就似乎难以想像的复杂,一切在某种程度上也确实难以想像的复杂,但是,所有这一切又都有一条简单的底线,因为生命的运作方式说到底都是一样的。所有赋予细胞生命的细微而灵巧的化学过程,核苷酸的协调一致,从DNA到RNA的信息传递,在整个自然界只演变过一次,而且至今保持得十分完好。正如已故的法国遗传学家雅奎斯·莫诺半开玩笑地所指出的那样:“大肠杆菌如此,大象也是如此,只是更加如此。”
一切生物都是从原先同一蓝图发展起来的产物。作为人类我们不过是发展得更加充分而已,我们每一个人都是一本保存38亿年之久的发霉记录本,涵盖了反反复复的调整、改造、变更和修补。令人惊讶的是,我们甚至与水果、蔬菜十分接近。发生在一根香蕉里的化学反应,和发生在你身上的化学反应约有50%在本质上是一样的。
这句话怎么多说也不会过分,所有生命都是一家。这句话现在是,恐怕将来也将永远证明是世间最为深邃的真情告白。哎,今天就跟大家聊到这儿,拜拜了您呐!