進化論也在進化（五）

淺草

9、最幸運者生存

進化論的核心是“適者生存”，或者“優(yōu)勝劣汰”。從基因的角度說，就是自然選擇更青睞那些能使生物體最好地適應(yīng)特定環(huán)境的基因。“優(yōu)勝劣汰”的前提是，有足夠豐富的遺傳多樣性可供自然選擇從容地挑選。比如，1萬個人中選出的短跑前三名一般總要強于100個人中選出的短跑前三名。

但是，進化也可以通過另一種過程發(fā)生，即一個基因可能并非因為“優(yōu)勝劣汰”，僅出于偶然才在一個種群中占優(yōu)勢。

讓我們先來玩一個游戲：在一個袋子里裝入20個綠球和20個黃球（不妨稱其為“第一代”）。現(xiàn)在請你從中摸出一個球，記下顏色，然后放回袋里，再摸，這樣重復(fù)40次。比如，記下的結(jié)果是17次綠色和23次黃色。好?，F(xiàn)在，請你拿17個綠球和23個黃球裝入一個袋子（“第二代”），以這新的40個球為起點，重復(fù)上述過程，產(chǎn)生第三代。在這一代中，很可能黃球所占比例更大，比如10個綠球和30個黃球。重復(fù)以上操作，幾代之后，就清一色全部是黃球了。

在這里，黃球之所以勝出，不是摸的人更青睞黃球，純粹是因為第一代中它偶然比綠球多，然后這個幸運被逐代放大，終至一統(tǒng)天下。

這種過程發(fā)生在生物群里，就是叫“遺傳漂變”。遺傳漂變更可能發(fā)生在規(guī)模較小的種群中。例如，由10 0 0個綠球和10 0 0個黃球組成的“種群”要“漂變”到由2000個清一色綠球組成的“種群”，需要無數(shù)代的時間，但由10個綠球和10個黃球組成的“種群”變成由20個綠球組成的“種群”，可能只需要幾代。

生物學家在一個世紀前就知道遺傳漂變了，但最近幾年他們意識到，在城市環(huán)境中，這種現(xiàn)象尤其常見，因為道路和建筑物往往會將城市里的生物隔離成小種群。2019年，一份涉及哺乳動物、鳥類、昆蟲和植物等生物的研究報告說，與農(nóng)村地區(qū)的同物種相比，城市里的物種多樣性少了近一半。這其中，遺傳漂變起了一定的作用。

這個發(fā)現(xiàn)具有重大意義。因為遺傳多樣性為自然選擇提供舞臺，如果缺乏遺傳多樣性，自然選擇將無用武之地。倘如此，種群在遺傳漂變的作用下，將失去適應(yīng)和繁衍的能力。

當然，遺傳漂變并不局限于城市環(huán)境，在孤島，在過度開發(fā)的景區(qū)等地方，它也在悄悄地起作用。為了避免動植物被孤立在越來越小的種群中，所以在這些地方，建立綠色走廊是非常必要的。

10、基因不僅僅來自父母

美國微生物學家克里斯·希廷格是研究酵母菌的，包括啤酒酵母，這種酵母深受啤酒釀造商的喜愛。酵母菌是真核生物（有細胞核的生物）中最具多樣性的生物之一，因此希廷格經(jīng)常在實驗室觀察它們。然而幾年前，他看到了一些令人吃驚的東西：在這些酵母菌中，出現(xiàn)了一些根本不應(yīng)該在它們身上存在的基因。這些基因原本是某些細菌才有的，看起來像是酵母菌從細菌那里偷來的——事實證明確實如此。

近一個世紀以來，微生物學家已經(jīng)知道，像細菌這樣的簡單微生物，除了基因突變，還可以通過其他途徑獲得新基因：細菌之間可以互換基因;細菌也可以從病毒那里獲得基因;細菌甚至還可以從環(huán)境中直接俘獲別人的DNA片段。這些過程被稱為“水平基因轉(zhuǎn)移”。

隨著越來越多的微生物基因組被測序，科學家開始意識到這一現(xiàn)象是非常普遍的。微生物并不是被動地等待基因突變以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。取而代之的是，它們可以主動攝取它們所遇到的基因，將其整合到自己的DNA上。這給自然選擇帶來更多的遺傳多樣性。

研究表明，那些代謝和功能基因，例如幫助微生物利用新的食物來源或者對有害的化學物質(zhì)解毒的基因，在DNA“拍賣會”上最受歡迎。比如近年來，之所以越來越多種類的細菌對某種抗生素產(chǎn)生抗藥性，不是所有這些細菌都突變出了抗藥性基因，而是在一種細菌突變出抗藥性基因后，其他細菌通過水平基因轉(zhuǎn)移共享了這個基因，從而也獲得了抗藥性。

水平基因轉(zhuǎn)移在原核生物中是最常見的。原核生物是一種單細胞微生物，沒有細胞核，所以也就沒有核膜這道屏障，別人的DNA片段“侵入”自己的DNA相對比較容易。但希廷格的研究表明，即使是一些真核生物也可以從細菌那里獲得基因。希廷格并不是唯一一個在意想不到的地方發(fā)現(xiàn)某些DNA片段的人。其他人在哺乳動物身上也發(fā)現(xiàn)了外來基因。對整個人類基因組的分析顯示，我們的DNA上至少有8%來自病毒。如果追根溯源，估計多達一半的人類DNA最初來自水平基因轉(zhuǎn)移。（未完待續(xù)）