基因组:人种自传-第3部分
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第一号染色体生命（3）
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RNA就是那个“词”。RNA留下了五条线索，使我们看到了它是先于DNA和蛋白质的。直到今天，要想改变DNA序列中的任何组成部分，都是通过改变RNA序列中相应的组成部分而完成的，没有更直接的办法。而且，DNA语言中的字母T是从RNA语言中的字母U造出来的。现代的很多酶，虽然是蛋白质，但它们要想正常发挥功能却离不开一些小的RNA分子。更有甚者，RNA与DNA和蛋白质还有不同的一点，就是RNA能够复制自己，不需要任何外界帮助：给它正确的原料，它就能将其织成一条信息链。不管你观察细胞的哪一部分，最古老最基本的功能都需要RNA的参与。基因中的信息是以RNA的形式被一种需要RNA才能正常工作的酶提取出来的。这个信息，是由一台含有RNA的机器——核糖体翻译出来的。而在翻译过程中需要的氨基酸，又是一种小小的RNA分子给搬运过来的。在所有这些之上，还要加上一条，与DNA不同的是，RNA可以做催化剂，可以把分子——包括RNA——打断或是连上。它可以把RNA分子切断、连上，造出RNA的组成成分，把一条RNA链加长。一个RNA分子甚至可以在自己身上做“手术”，把自己的某一段切除，再把两个自由端接在一起。
20世纪80年代早期，托马斯·赛克（ThomasCech）和西德尼·奥特曼（SidneyAltman）＇托马斯·赛克和西德尼·奥特曼：当代美国生物学家（后者出生于加拿大），因他们在RNA功能方面的工作于1989年共获诺贝尔化学奖。——译者注＇发现了RNA的这些惊人特性，从而彻底改变了我们对于生命起源的理解。现在看来，最早的基因，“原基因”，很有可能是复制与催化合为一体的，是一个消耗自己周围的化学物质以复制自己的“词”。它的结构很有可能就是RNA。把任意一些RNA分子放在试管里，然后一遍遍地选出它们中间催化作用最强的成员，就可以重现RNA从什么也不是到具有催化作用的“进化”过程——几乎可以说是又进行了一次生命起源。这种实验最惊人的结果之一，就是最后得到的RNA往往含有一段序列，读起来酷似核糖体RNA基因——比如说，一号染色体上的5S基因——的序列。
在第一只恐龙出现之前，在第一条鱼出现之前，在第一条虫子、第一棵植物、第一种真菌、第一种细菌出现之前，世界是RNA的世界。这大概是40亿年前，地球刚刚形成不久，宇宙也仅仅有100亿年历史的时候。我们不知道这些“核糖生物体”是什么样子的。我们只能猜想它们是怎样“谋生”的——从化学意义上说。我们不知道在它们之前有什么，但从存留在今天的生物中的线索看来，我们可以比较肯定地说RNA世界确实存在过。
这些“核糖生物体”面临着一个大问题。RNA是不太稳定的物质，几小时之内就可以解体。如果这些“核糖生物体”去了比较热的地方，或是试图长得比较大，它们自己的基因就会迅速坏死，遗传学家们称为“由错误而引起的灾难”。后来，它们中的一个从试验与错误中发明了一种新的、更“坚强”的RNA的变种：DNA。它还发明了一套从DNA复制RNA的系统，包括一种我们称为“原核糖体”的机器。这套系统既要快速又要准确，于是它把遗传信息连在一起的时候每次连三个字母。每个三字母的小组都带有一个标签，使得它能够更容易地被“原核糖体”找到。这个标签是氨基酸做的。很久以后，这些标签被连在一起，制成了蛋白质，而那些三个字母的“词”，则成了制造蛋白质的密码——遗传密码。（所以直到今天，遗传密码每个词都有三个字母，作为制造蛋白质的配方的一部分，每个词拼出20个氨基酸中的一个。）这样，一个更复杂的生物就诞生了。它的遗传配方储存在DNA里，它体内的各种“机器”是蛋白质做成的，而RNA则在两者之间架起一座桥梁。
这个生物名叫露卡（Luca）——所有物种在分化之前最后的一个共同祖先。＇原文是TheLastUniversalmonAncestor，缩写为LUCA。——译者注＇它长得什么样子？住在什么地方？传统的回答是：它长得像个细菌，生活在一个离温泉比较近的温暖的水塘里，或生活在浅海湾里。不过，在过去的几年里比较时髦的做法是给露卡一个环境比较险恶的住处，因为变得越来越清楚的是，地下与海底的岩石上存在着亿万种以化学物质为养分的细菌。现在一般认为，露卡存在于地下极深的地方，存在于火成岩的裂缝里，“吃”硫、铁、氢和碳为生。直到今天，生活在地球表面的生物仍然只是地球所有生物中薄薄的一层。地下深层那些喜热细菌——也许就是造就天然气的那些物质——体内含有的碳的总量，也许是地球表面所有生物含碳量的十倍。
不过，在试图确认最早的生命形式的时候，有一个概念上的困难。现在，绝大多数的生物都不可能从它们父母以外的任何地方得到基因了，但是过去却不一定如此。即便是今天，细菌也可以通过吞掉其他细菌来得到它们的基因。在过去某一阶段，也许有过很普遍的基因交换，甚至基因“盗窃”。很久以前，染色体可能是既多且短的，每条染色体可能只有一个基因，失也容易得也容易。如果真是如此，卡尔·沃斯（CarlWoese）＇卡尔·沃斯：当代美国微生物学家。因为对于生命早期无氧环境里细菌的研究而获得过微生物学界的最高荣誉：每十年颁发一次的列文虎克奖章。——译者注＇指出，那么这样的生物就还不是一个能够存活一阵的生物体，而只是暂时存在的一组基因。也因此，存在于我们所有人身体里的基因，也许来自很多不同的“物种”，要想把它们归类溯源是徒劳的。我们不是来自于某一个祖先，而是来自于由带有遗传物质的生物体组成的整个“社区”。正如沃斯所说，生命物质从何而来有史可循，生命却没有家族史。
你可以把这种“我们不是来自于某个个体，而是来自于一个社区”的结论看成是一种推销集体主义精神和全局观念的、意在让人感觉良好的模糊哲学。你也可以把它看成是“自私的基因”这一理论的终极证明：在过去那些日子里，基因之间的战争比今天更甚，它们把生物体作为临时的战车，只跟生物体建立短暂的联盟，而现在的战争更像是基因与生物体组成的团队与其他团队之间的战争。这两种说法信哪一种，你自己选吧。
就算以前有过很多露卡，我们仍然可以猜想它们以前生活在哪里，以什么为生。这里，“嗜热细菌是所有生命的祖先”这一说法出现了第二个问题。由于三位新西兰人＇这里指A。Poole、D。Jeffares和D。Penny三位科学家。——译者注＇在1998年公布的精彩的探索工作，我们突然瞥见了一种可能性，那就是，在几乎每一本教科书上都可以看到的生物进化树，可能都是大头朝下了。那些书都肯定地说，最先出现的生物是类似于细菌的简单细胞，它们的染色体是环状的，而且每个染色体只有一份；所有其他生物的出现，都是因为多个细菌结成“团伙”，变成了复杂细胞。现在发现，也许倒过来是更有道理的。最初的现代生物一点也不像细菌，它们也不生活在温泉里或是海底深处火山通道口。它们与原生质（protozoa）很像：它们的基因组是分成片段的，有多条线性染色体而不是一条环状染色体，而且它们是“多倍体”——每一个基因都有几个备份，用来帮助改正复制中出现的拼写错误。还有，这些原生质应该是喜欢比较冷的气候。正如帕特里克·福泰尔（PatrickForterre）＇当代法国微生物学家。——译者注＇一直坚持的，现在看起来，细菌可能是后来才出现的，是高度简化与功能特化了的露卡的后代，是在DNA—蛋白质世界被发明之后很久才出现的。它们的把戏是把在RNA世界里形成的很多“设备”都扔掉，以便在很热的地方存活。在细胞里存留了露卡那些原始的分子特征的生物是我们；细菌比我们“进化得更高级”。
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第一号染色体生命（4）
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一些“分子化石”的存在支持这个奇怪的说法，这些“分子化石”是一小点一小点的RNA：向导RNA，桥RNA，小细胞核RNA，小核小体RNA，自我剪接的内含子。＇这是一些不同功能的RNA。——译者注＇它们在你的细胞核里转悠，干一些完全无用的事，比如说，把它们自己从基因里切出去。细菌就没有这些玩意。“细菌把这些东西给扔掉了”是比“我们发明了它们”更简约的解释。（可能让人有点吃惊的是，从原则上说，除非有其他理由，否则科学认为简单解释是比复杂解释更有可能的，这个原理在逻辑上被称为“奥卡姆剃刀”。）细菌在“侵入”很热的地方，比如说温泉或温度可达170摄氏度的地下岩层的时候，就把这些旧的RNA扔掉了。为了尽量减小由热而导致的错误，它付出的代价就是简化自身的设备。扔掉这些RNA之后，细菌发现它们的细胞中经过简化的新设备使得它们在一些繁殖速度越快越有优势的生存夹缝里——比如寄生的环境或以腐烂的动植物为生的环境——有了竞争实力。我们人类保留了那些旧的RNA，那些功能早已被其他“机器”代替了的旧“机器”的残余，一直没有把它们整个扔掉。与竞争极为激烈的细菌世界不同，我们——所有动物、植物和真菌——从来就没有遇到过如此激烈的、要简单快速才占优势的竞争。相反，我们看重的是复杂的结构、是有尽可能多的基因，而不是一台高效使用这些基因的机器。
遗传密码中那些三个字母的词在所有生物中都是一样的。CGA的意思是精氨酸，GCG的意思是丙氨酸——在蝙蝠里、在甲虫里、在白桦树里、在细菌里，都是如此。即使是在那些古细菌（名字有些误导＇说名字有些误导，是因为这些“古细菌”现在仍然存在。——译者注＇）里以及那些名叫病毒的微小而又狡猾的囊状物里，它们的意思也是一样的。尽管这些古细菌有些生活在大西洋表面之下几千英尺处温度达到沸点的硫磺泉里。不管你去世界的什么地方，不管你看到的是什么动物、植物、昆虫或其他一团什么东西，只要它是有生命的，它就用的是同一个字典、理解的是同一套密码。所有的生命原是一体。除了在个别小范围内有些改动——主要是由于不明的原因而发生在有些纤毛原生动物里——之外，每一个生命体都用同样的遗传密码。我们都用的是同一种“语言”。
这就意味着——信仰宗教的人士也许会发现这是一个有用的说法——只有一次创世纪，生命的诞生源自一个单独的事件。当然，最初的生命仍然有可能是发源于另一个星球并由太空船播撒在地球上的；也有可能最初有过千万种生命，但只有露卡在那一“锅”原始汤里那种无情的、“谁有本事谁拿”的竞争中幸存下来。但是，在60年代遗传密码被破解之前，我们不知道我们现在知道了的东西：所有生命都是一体；海带是你的远房表哥，炭疽菌是比你更发达的你的亲戚。生命的统一性是从经验中得到的事实。伊拉斯谟·达尔文当年不可思议地接近了这一事实：“所有的有机生命都源自于，且仍然产生于同一种有活性的纤维。”
就这样，从基因组这部“书”里，我们可以读到一些简单的真理：生命的统一性，RNA的重要性，地球上最早的生命的化学特性，大的单细胞生物可能是细菌的祖先，细菌不是单细胞生物的祖先。40亿年前的生物是什么样的，我们没有化石可以研究。我们只有这部了不起的书：基因组。你的小指头上细胞里的基因，是第一个有复制功能的分子的嫡系传人。这些基因通过一条永不断裂的复制链，在复制了几十上百亿次之后到达我们这里，它们携带着的数码信息里仍然留有最早的生存竞争的痕迹。如果人类基因组可以告诉我们原始汤里发生的事情，它会告诉我们多少那之后的4000万个千年里发生的事！人类基因组是一部我们历史的纪录，它由密码写就，为运行的“机器”而写。
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Chapter 第四号染色体 命运
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先生，您告诉我们的这些，只不过是科学的加尔文主义。——一位姓名不详的士兵在一场通俗讲座之后对威廉·贝特森说
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第四号染色体命运（1）
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打开任何一份人类基因名录，你面对的，不是人类到底有多少潜能，而是一个疾病的名单。这些疾病，大部分是以一两个名不见经传的中欧医生的名字命名的。这个基因会导致尼曼—皮克氏病，那个基因能导致伍尔夫—赫茨霍尔综合症，如此种种。你会得到这么一个印象：基因是用来导致疾病的。“新的导致精神症状的基因”，一个关于基因的网站这样宣布来自科研前沿的最新消息：“导致早发性肌无力的基因、导致肾脏癌的基因被成功分离；幼儿自闭症与血清素传输基因有关；一个新的老年痴呆症基因；偏执行为的遗传学。”
但是，用它们可能导致什么疾病来定义基因，跟用人体器官能得什么病来定义这些器官一样，有些荒唐。好像是在说：肝脏的功能是得肝硬化，心脏的功能是得心脏病，大脑的功能是中风。基因名录之所以如此，不是因为它反映了我们对于基因的了解，而是反映了我们对于基因的无知。对于某些基因来说，我们对于它们的了解仅限于它们出故障的时候会导致什么疾病，这是事实。但这只是关于这些基因的所有知识里细微得可怜的一个信息，而且还误导性极大。它导致这样一个简单的说法：“某人有伍尔夫—赫茨霍尔综合症的基因。”错！所有人都有伍尔夫—赫茨霍尔综合症的基因，除了那些——这听起来有点滑稽——有伍尔夫—赫茨霍尔综合症的病人。他们之所以有这种病，是因为这个基因从他们身体内丢掉了。在剩下的人里，这个基因起的是积极的而�
