科学家们正在修正达尔文的学说,他们指出进化有时是跳跃的,而不是缓慢的——生命本身是外来物,不像我们想象的一成不变,而是更能适应环境。

偎依在你的腿上,得意地咕噜咕噜地、咪咪地叫着的那亲睦的爱畜看来是纯正的猫。可是科学家们发现在它的基因里你的爱畜有一点是鼠,也有一点是狒狒!在拼凑成猫“蓝图”的遗传化学物质——猫的DNA中,不知怎么从鼠和狒狒那里“跳”入了“外来”基因。

科学家们还发现了“跳跃”基因的其它例子。猪继承了最初来自啮齿动物的DNA序列。北美的臭鼬生而具有来自南美鼠猴的DNA。鳟鱼携带不知怎么来的鸟类的基因。

这意味着我们行星上的生物好像一座公共图书馆,在那里一个物种可以借用另一个物种的一点遗传信息。当基因从一个物种跳到另一个物种时,就能引起戏剧性变化。例如,“二手基因”可以触发未受控制的癌。或者一种基因能暗自适应并从亲代传给子代,持纬数百万年,直到某种因素(例如再有另一种异种基因之到来)影响它为止。在进化过程中,跳跃基因可能是“母种”的“特殊使者”,即她在地球上生物相互作用中的“百搭牌”。

共生的外来物   1859年达尔文发表其进化论理论时,科学尚不知基因或DNA为何物。达尔文的理论基于表象,即“形态学”的。人类曾是猴的样子吗?如果是,他们大概是有关系的。达尔文断定,物种是通过微细变化之积累,通过竞争淘汰了那些不尽适应环境的个体而缓慢进化的。

但是今日的科学家逐渐学会通过阅读生物的实际DNA蓝图,透过外貌来观察事物的内在联系,从而修正了达尔文的许多理论。举一个例子,现在有证据表明,进化的方式多是长期稳定之后突然出现新的物种,但是渐进突变的进化方式较少。可以设想二手基因能够解释这种现象。例如,当血液携带着氧在人体内循环时,使血液呈红色的血红蛋白。豆血红蛋白。据科学家们论证这些植物是从动物界取得的豆血红蛋白DNA。

与达尔文的拥护者相反,许多科学家目前相信,生物的进化既通过分享与合作又通过竞争生存,二者比重相同。物种是“共同进化”的——一个物种的进化对另一个物种有深远的影响。于是便创造了每个物种必须适应生存的环境。

在我们自己体内就能找到生物依赖种间分享的证据、每个活着的细胞核内有一个大的DNA分子遗传图书馆。但是在包围着每个细胞核的水分中也含有其它DNA,其中有些是几种豆形结构的,叫做线粒体,它把糖转化为细胞燃料。

三十年前生物学家发现,这些微小的发电厂里的DNA与古代细菌的DNA极其相似。线粒体按自己的时间表,比它们所居上的细胞或快或慢地分裂着,其繁殖方式是像细菌那样的单分裂。显然线粒体的DNA也比我们的核DNA变化得快。因而可以证明,一种外来细菌的生活型便永远住入我们体内每个能够生长的细胞之内。

这种现象是怎么产生的呢?波士顿大学生物学教授《微观宇宙》合著者林恩 · 马古利斯(Lynn Margulis)认为,十亿年前饥饿的好氧细菌攻击厌氧细菌并在其内部开路、而厌氧细菌无能力对付地球上新的氧气环境。幸存的厌氧细菌以一种叫做“共生”的生物权宜婚姻方式生存着,这是自然界非常普遍的现象。

遗传的无用数据   久已被承认的细菌的一种技能就是当它受到挑战时的适应能力——例如,产生对抗菌素的耐力。生物学家们设想,一种新的抗菌素能杀死它所触及的每一个细菌,但是少数取得了天然抵抗力,这少数细菌终于繁殖和填补那死去的细菌所留下的空白。于是一个新的抗害细菌群落形成了。

可是科学家们近来发现,这些“原始”细菌发展了在全世界传递重要遗传信息的手段,它能干扰我们最新的卫星网络和电话网络的效率。当一个细菌与另一个相遇时,它常常把一条线状管子伸向对方,借此以质体的形式(即无核DNA环的形式)来交换二手基因。

如果一个细菌经受得住一种新抗菌素的攻击,它便能很快地把含有其抵抗方法信息的质体传给其它细菌。通过这种分享,对抗菌素的抵抗力便于微观世界中迅速传播开来。例如,1985年哈佛大学医学院研究人员愕然发现,细菌对于一种新的抗菌素的耐力不仅像预料的那样传遍波士顿各医院,而且从西雅图至委内瑞拉传遍西半球的许多地区。甚至有更多的预感已经证实,抗害性基因能传给广大的不同细菌物种。例如,最初见于链球菌的一种抗四环素基因,近来已出现在六种新的细菌之中,其中包括引起性病的一种细菌。

这些新发现提出了一个明显的问题:如果基因事实上真的从一个物种跳到另一物种,为什么我们从未见过有羽毛的鳟鱼?或者貌似狒狒的猫?

为了回答此问题,我们应懂得像羽毛那样复杂的任何东西之生成都需要复杂的DNA指令;同时要近乎精确的遗传密码的拼法、顺序和接通命令。我们的DNA只有百分之一发出制造生命砖块(蛋白质)的指令,我们的DNA信息只有约百分之十可随时供使用。

非常奇怪的是,人的DNA中的绝大多数序列似乎是无意义的。在这些无用的数据中有不起作用的“假基因”,即大约数百万年前DNA要生产新基因的企图,但是从未完全如愿,而是像房间里的许多破烂玩具一样被保留在DNA中。在这些假基因中可能很少有来自其它物种的DNA碎片,这些碎片通常缺少用以把自己接通的编码序列,而且通常接通到不起作用的DNA区,从而在那里数百万年“不能表达出来”。细胞的命令码有跳过无义序列的本领。但是无论如何DNA保留着无义序列一一也许是作为备件,或者用哈佛大学生物学家沃尔特 · 吉尔伯特(Walter Gilbert)的话说,作为细胞实验的“进化的运动场”。

达尔文认为人是从猴进化来的,因此他曾受到批评。但是当现代科学家们把我们的实际DNA序列逐字母地与黑猩猩的对比时,发现其家系惊人地相似。其DNA似乎99%以上相同。可是我们的肌肉却很不同。原因是基因控制着各种蛋白质的表达。因为某一种蛋白质都有多种功能,一种蛋白质里的一个小变化能引起特征上的许多变化。事实上分子生物学家埃米尔 · 朱克坎德尔(Emile Zukerkandl)曾经写过,如果能随心所欲地控制DNA的表达,那就能以人的基因,设计出任何一种灵长类动物。

病毒的运载手段 如果猫带有来自鼠或狒狒的二手基因,那么这外来的DNA是怎么进入猫的家系的呢?基因是怎样“跳跃”的呢?一个回答是来自病毒——DNA或RNA的寄生串,在某些情况下它们从其生存的细胞中漂移出来,后来有了蛋白质硬壳,它们就可像携带着花粉的蜜蜂那样,携带着基因在各细胞之间飞来飞去。为了繁殖,病毒必须侵入一个细胞,插入它们自己的DNA,并欺骗该细胞的复制机构来制造新的病毒。

多数病毒之表现像恐怖主义分子。例如,普通感冒病毒会劫持细胞,诱使它们制造新的病毒,然后当新的病毒穿过细胞膜爆发出来时,便杀死了寄主细胞。

但是其它病毒进入一个已准备好的细胞核并永久定居下来。曾在马里兰州贝塞斯达市国立癌症研究所工作的病毒学家、现为西雅图一家叫奥可根的生物技术公司的科学董事,乔治 · 托达罗(George Todaro)博士,和国立癌症研究所的一位病毒学家拉乌尔 · 本维尼斯特(Raoul Benveniste)博士相信,这些病毒就是把鼠和狒狒放入你的猫体内的专职特殊使者。它们叫做“RNA还原病毒”,能够接近一个细胞的DNA,按照它们自己的型式创造它们自己的病毒DNA——有点像照相底片——然后再把这张“底片”插入那细胞的DNA中。如果一个病毒有幸进入一个物种的生殖细胞,它便可能成为该物种遗传的一部分达数百万年之久。

古老的幻术   如今世界上被近来发现的一种还原病毒搞得人心惶惶,它与传染非洲青猴的一种病毒有远族关系,可能是从另一种动物物种跳出来的,而在人类中传染艾滋病。人的免疫系统特别难以战胜艾滋病还原病毒,因为它仍在突变着,它的“进化”比我们自己的DNA所能设计的预防措施要快几千倍。

牛痘病毒是预防天花的武器,它可用来作为一种新的、效果好的研究途径。牛痘病毒在遗传工程上已被用来接受和携带具有重要医疗作用的病毒成分。因此它可被用作一种媒介,把艾滋病病毒成分传给须接种疫苗的高度危险的人们,从而提供预防免疫。

这个过程——免疫接种——很久以来便用于预防。现在研究人员已开始用它治疗先在的疾病。马里兰州贝塞斯达市全国卫生研究院的W. 弗伦奇 · 安德森(W. French Anderson)已成功地利用再设计的还原病毒把“正确的”基因插入具有遗传缺陷的实验动物的DNA中。经过如此“驯化”,还原病毒便有能力把一种良好基因引入人体每一细胞内有缺陷的DNA中。此过程叫做基因疗法,但愿不久它能给面临遗传缺陷危险的家族带来希望。

数百万年以来,这些重大机密在病毒、细菌和其它遗传信息媒介物之间是公开的。现在,我们人类终于也在学习运用这同一个古老的幻术。

[Reader's Digest,1987年4月]