在不断发展达尔文进化论的过程中,科学家们发现,生物进化有时并不是缓慢地进行的,而是跳跃着前进的。生命本身非常奇怪,它比我们想象的更具有适应性,它能依靠不确定事态发展。

看来,几乎所有的猫都会喵呜喵呜地叫着,擦着你的腿钻来钻去。但是科学家们发现,从基因上看,你的爱畜也许实质上是一只耗子或是一头狒狒。在猫的DNA中,遗传物质组成了猫的蓝图,不过研究者们也发现了一系列从耗子和狒狒身上跳跃过来的“外籍”基因、DNA。

科学家们已经找到了许多基因“跳跃”的例子。猪的身上有着直接来源于啮齿类动物的遗传基因;北美鼬的身上有着南美貌似松鼠的猴子的基因;而鳟鱼身上则带有鸟类动物的基因。

这些都意味着,我们这一星球上的生命总体,就好像是一座图书馆,其中的每一个成员都可以从那里借到别人的遗传信息。当基因从一种动物跳跃到了另一种动物身上时,就会导致产生戏剧性的变化。例如,非自身的基因,可以成为无法控制的癌症的触发点。在发生了什么可怕事情之前一例如是变种基因的到来,基因是会很安静地呆在原处,并且经过几百万年的时间,从祖先身上遗传给子孙后代。基因跳跃也是大自然生物进化的动力,是地球上生命相互作用中产生的突然变化。

共栖生物。当1859年达尔文发表他的生物进化论的时候,科学对于基因和DNA还一无所知。因此达尔文只是把他的理论建立在“形态学”这一基础上。人和猿猴是否有着相像的外形?如果是,那么他们之间就有着联系。达尔文得出结论,物种的进化是相当缓慢的。经过许多细小变化的积累,经过生存斗争,淘汰了那些不适应生存环境的个体。

但是今天,科学家们已经能够透过物种的外观,而去分析研究生物的DNA,并且发展了达尔文的进化论原理。有迹象表明,通过长期稳定发展,为新物种的不断出现而断成间隔所形成的进化,要比通过基因突变而产生的物种进化显著得多。用非自身的基因,可以清楚地解释这一观点。例如,血红蛋白可以使你的血液变红。它携带着氧气穿过你的身体。可这种非常有用的东西,竟然同豆科植物中的豆血红蛋白极其相似。科学家们认为,是这种植物从动物王国中获得了豆血红蛋白DNA的。

和达尔文进化论的拥护者相反,今天的许多科学家相信,生命是在分享和合作的竞争中进化的。一种生物的进化,会对其他物种产生深远的影响,因为它会形成一个每个生物都能生存和适应的环境来。

生命需要有相互间的依靠,这一点在我们自己的身上也可以得到证明t在每一个生命细胞的核里,有一个专门从事输出遗传信息的DNA分子。但在包围着细胞核的液体世界里,每个细胞里都含有其他细胞里的DNA。它们中的一部分是在专门从事将糖转变成细胞燃料的豆状结构物质——线粒体中发现的。

三十年前,生物学家就发现,这些小小的“能源加工场”包含有和古老的细菌中极其相似的DNA。线粒体按照自己的特定计划进行分裂,较之于它们居住的细胞或是快些,或是慢些。像细菌那样,线粒体通过简单的分裂就完成了复制过程。显然,它们的DNA变化要比我们细胞核里的DNA快些。这些迹象就可以表明,在我们体内,外来的细菌生命形式已经永久地占据在许多具有生长能力的细胞内。

这一切怎么会发生的呢?美国波士顿大学生物学教授,《微观世界》—书的合著者L. Margulis解释说,百万年前饥饿的需氧菌袭击并侵入了对新的地球氧气层不能适应的厌氧菌的体内。幸存下来的,也在适当的时候与其他细菌结合。这就是在自然界相当普遍的共生现象。

遗传的零碎信息。细菌的适应性是长期以来被承认的一种能力。例如,当遇到喷洒农药时,这种能力就会发展成为一种对抗菌素具有的抗药性。生物学家发现,一种抗菌素,虽然能有效地杀死任何碰及的细菌,但是也有一些个体具有一定的抵抗能力。事实上,这些存活个体能很快地繁殖并充满死亡个体所遗留的空间,形成一种新的抗病细菌的群体。

但是,科学家们最近发现,这些“原始”的细菌已经高度地发展了其本领,在整个世界范围内传播其重要的遗传信息,以抗衡高效率的最新的人造卫星和电话通讯电子网络。当两个细菌相遇时,它们就伸出各自的菌管,互相交换质粒,以达到交换非自身基因的目的,其中也包括无核DNA的交换。

如果一个细菌幸免于抗菌素的袭击,它就会很快地把它的抗药方法通过交换含有这些信息的质粒传递给另外一些细菌。通过这种交换,抗菌素抗药性就会迅速地传遍整个微生物世界。例如1985年,美国哈佛大学医学院的研究人员发现,细菌对一种新药的抗药性,不仅在波士顿医院实验室传播开了,而且贯穿了西半球的大部,从西雅图直到委内瑞拉。更为可怕的是,细菌的抗药性基因还可以广泛地在不同种类的细菌中传播。例如,一种抗四环素基因最初是在链球菌中发现的,可最近发现,这种基因又出现在了另外六种新的细菌中了,其中还包括一种导致性病的细菌 。

这些新发现也许会引出一些问题:如果基因真的会从一种生物跳向另一种生物,那为什么我们从未发现鳟鱼身上长出了羽毛,或是猫长得看上去像狒狒?

要回答这些问题,我们首先必须了解,在生物学上制造像羽毛那样复杂的东西,需要复杂的DNA.指令,非常完美的密码排列顺序和具有一定刺激性的命令,要知道,大约只有1%的DNA能给出制造蛋白质和一组生命物质的指令,又大约只有10%的DNA信息在给出时被利用上了。

最令人感到意外的是,人的DNA序列中的大多数是些没有意义的基因材料。在这些信息中的是些没有功能的假基因。也许在几百万年以前,DNA就已制造出了从不会正常工作的基因,这些基因只会像阁楼上的破玩具那样堆在DNA中。散播在其中的有少量的DNA碎片,这些DNA是来自于其他物种的,它们往往缺乏能够开启它们的密码序列,却堵塞住了DNA中的不活跃区域。这些区域也许会几百万年不传送信息,细胞的指令性密码具有在假基因堆中跳跃的技能,DNA会把它们保存在任何空间里。美国哈佛大学生物学家W. Gilbart说,这些空间就好比是细胞进行进化试验的场所。

达尔文认为,人是从猴子进化而来的。这个观点虽受到过指责。不过,当今天的科学家们把我们人类的DNA序列与黑猩猩的进行比较后,发现了令人惊讶的相似处:几乎99%的DNA是相同的,尽管在肌体方面还存在着许多不同点。原因就在于基因是控制各种蛋白质的合成的。蛋白质有着多样的功能,任何一点细微的变化,都会导致物性方面的很多改变。分子生物学家E. Zukerkandl有一次讲道,事实上,一旦我们掌握了足够的控制DNA表达信息的方法,我们就能够从人的基因中培养出灵长目的动物来。

和病毒的联系。如果猫的身上携带有耗子或狒狒的基因,那么这些外来的基因是如何进入猫科动物体内的?基因是如何跳跃的?原来,它们是来自于DNA或是RNA中的病毒。这些DNA或是RNA病毒,具有坚硬蛋白质外壳,在生物细胞的自由漂移点上,就像携带花粉的蜜蜂那样携带着基因,从一个细胞快速飞到另外一个细胞上去。为了复制自己,病毒必须侵入到一个细胞中去,插入自己的DNA,以诱使细胞的复制机器去复制新的病毒。

大多数的病毒像恐怖分子,例如伤风病毒。它会劫持细胞,诱使它们去制造新的病毒,然后,新复制的病毒冲出了细胞的薄膜,被寄生细胞就被杀死了。

但是另有一些病毒,它们到达了细胞核后,就准备定居并永远地呆在那儿。NCI的病毒学家G. Todaro博士相信,把耗子和狒狒的基因置于猫的体内,这就是特定的奥秘所在。RNA逆转病毒能够靠近细胞的DNA,且复制出它们自己的病毒DNA副本——有点像照片的底片——然后把这病毒DNA副本插入细胞的DNA中。如果病毒能够成功地将它本身插入其他物种的再生细胞中,它就可以成为那一物种中的一部分而遗传至几百万年。

古老的魔术。当今世界已变得十分可怕。最近发现,逆转病毒可以从其他动物物种跳跃到人的身上,侵染人体并导致了艾滋病(这种病毒和侵袭非洲绿毛猴的病毒有着远亲关系)。对于人体的免疫系统来说,艾滋逆转病毒很难对付,因为它们是在悄然无声中变化的,这种进化要比我们自身的DNA为我们提供保护物快几千倍。

运用牛痘病毒,作为一种新的研究途径,已经成为人们预防天花的武器。这些牛痘病毒就被遗传程序安排在体内,以接收并携带一部分重要的医学病毒。这样,牛痘毒就可以作为中间物,用来提供一组接过种的艾滋病毒。因此,就可以为机体提供保护,而不引起任何疾病。

长期以来,使人获得免疫力仅仅是为了预防疾病。现在,研究者们已经开始运用这一方面来治疗已经存在的疾病。美国贝塞斯达的全国健康学院医学中心的W. F. 安得逊(W. F. Anderson)博士已经成功地利用了重新排列的逆转病毒,把正常的基因插入了有遗传缺陷的实验室动物的DNA中。这样,得到控制的逆转病毒就有能力将一个正常的基因引入人体任何一个细胞的有缺陷的DNA中。这一基因疗法,能够很快使有遗传缺陷的家庭获得希望。

几百万年以来,病毒、细菌和其他一些遗传信息的携带者一直共同操作着它们那至关重要的密码。现在,我们人类也开始学习和研究(这一相同的古老的魔术)了。

[Headers Digest,1987年11月]