数十年前科学家就已经知道，人类基因至少有98%和黑猩猩完全相同……现在才开始探寻使人类从猿类中分离出来的究竟是哪些基因。

人总喜欢认为自己是特殊的。因为人类具有交谈、书写和建筑复杂构造的能力，从而把自己从动物王国中分开来，并且形成精神上的差别。但是，将其归结到基因时，人类又和黑猩猩的两个物种极其相似，以至于生理学家贾里德 • 戴蒙德（Jared Diamond）称我们人类是“第三个黑猩猩物种”、经过了四分之一世纪的研究工作，可以肯定地确认人类和黑猩猩的任何基因组区，至少有98.5%的DNA是相同的。这就意味着只有很少一部分的人类DNA，才是决定我们成为人的原因。但是，这极少数的基因是如何授予了人类具有直立步态、背诵诗篇和谱写音乐的能力，却仍然不清楚。

究竟是些什么样的基因，数量如此的少，而作用又是如此的强？直到不久前仅有少量的基金支持这项研究。而灵长目的基因组几乎还是个未开发的领域-亚特兰大埃默里大学耶基斯地区灵长目研究中心的神经科学家托马斯 • 英塞尔（THomas Insel）讥讽说：“在单一命题的文章中，你能够写出我们知道的任何有关基因差异的内容。”

目前，情况有了改变，因为已经成立了一个由遗传学家和进化生物学家组成的联合组织，对人和黑猩猩的基因、染色体及生物化学展开了新的研究，旨在找出其中的差异。以后，研究者们将会报告人类和其它猿类之间最新发现的重大的生物化学差异：人类缺少所有猿类都具有的、特殊类型的、无所不在的细胞表而分子。其它的研究组则会报告，人类和其它灵长目动物染色体上最新发现的DNA排列差异。

于是新顺序的研究项目，就会开始对灵长目动物和人类的DNA进行一个碱基、一个碱基的对比。两个新的研究中心——耶基斯和莱比锡——1997年同时开始了大型猿类分子进化的研究工作，在芝加哥召开的国际会议上，研究者们将竭力争取建立一个有组织的、国际化的灵长目基因组项目。因为灵长目动物和人类相比，对某些疾病，如癌症和艾滋病缺乏易感性听以，顺序的差异比进化更为重要。这种情况已经引起商界的注意。丹佛市的一家生物技术公司对人和黑猩猩的关键基因申请了专利。

暂时还没有人能够把那些常见又枯燥无味、连篇累牍反复阐述的黑猩猩-人类差异的分子变化，如体毛、语言或者是脑的大小联系起来。但是，研究基因组和进化的领导者们却同声说，现在正是探索那些联系情况的时候。美国人类基因组研究所所长弗朗西斯 • 柯林斯（Francis Collins）说：“在我们自己生物学中提出的质疑——那1.5%的差异究竟是些什么？一直是我们感兴趣的主要问题之一。”

差异万岁

问题是由后来同在伯克利加利福尼亚大学工作的遗传学家玛丽-克莱尔 • 金（Mary-Claire King）和生物化学家阿伦 • 威尔森（Allan Wilson）首先提出来的。他们在1975年发表的划时代的论文中报告说，根据蛋白质和核酸的测定，发现人类蛋白质平均有99%以上和黑猩猩的对应物完全相同。同时期的粗DNA杂交方法显示，平均核酸顺序也几乎是相似的。因此，金和威尔森断定，人与黑猩猩和其它的动物相比较，例如和果蝇或者是鼠相比较，在遗传上是非常相近的姊妹物种。

这就产生了一个大疑问，既然我们的DNA和我们的表亲——黑猩猩如此完全一样。那么，为什么我们的外表和行为又会如此不同，为此，它们就这样写道：“黑猩猩和人之间分子的相似性极为特殊。因为，他们在解剖学和生活方式上比其它的许多姊妹物种相差得太远。”

更为重要的是，任何一种生物体内有许多DNA是所谓的“废品DNA”，它们没有明显的功能。这些区段中的突变也不能改变基因的功能。因而，人和黑猩猩之间的许多遗传差异可能不会影响其所有肌体。金和威尔森说，挑战正是要找出那些造成真正差异的少数突变——既不是那些为蛋白质编码而更改的基因，也不是那些改变如何调节的基因。

尽管许多实验室已经确认，人的细胞核DNA有98%到99%和黑猩猩完全相同，还是有少数实验室承接了寻找其成分中差异的任务。圣地亚哥加利福尼亚大学（UCSD）的一位糖生物学家阿杰特 • 瓦基（Ajit Varki），最近正在寻找人类和猿类之间已知的差异。他说：“这就是那些由于夸张而归于失败的领域之一。”

直到最近，用于快速顺序大量DNA的工具和基金还未到位，对大多数实验室来说，这项专业研究要求在认识上有大胆的转变。曾经和威尔森一道培训的，奥尔巴尼纽约州立大学分子进化论学者卡罗-贝思 • 斯图尔特（Caro-Beth Stewart）说：“比较遗传学中的多数人在质询什么是类似和保守？而我们之中的一些人却试图质询：什么是差异？究竟是什么使我们成为人？”

生物化学的踪迹

以上问题的另一种回答方式是从生物化学的差异开始，然后再追溯到它们的遗传起源。1997年10月的《美国体质人类学》杂志刊载了这方面首次探讨所产生的巨大反响。瓦基和他在UCSD的同事伊莱恩 • 马奇莫尔（Elaine Muchmore）、桑德拉 • 迪亚兹（Sandra Diaz）研究了巨猿和60名来自不同种群人的组织和血样后，惊奇地发现所有其它哺乳动物，包括巨猿在内都具有的一种特殊类型的唾液酸，人类却没有，瓦基说：“现在获得了改变体内所有细胞表而上的某些东西。”

早先的研究证明，体内每个细胞表而上所发现的唾液酸分子，具有令人惊异的多种多样作用。在某些情况下，它还能和其它的细胞起到通讯的受体作用；还有那些引起霍乱、流感和疟疾的病原体，也能利用它在细胞上取得立足点。瓦基说，和人相比，黑猩猩之所以不易被这些病原体所感染，据推测其原因就是因为这些分子改变了所以才会产生这种情况。他们甚至暗示，脑的发育和活动时期，唾液酸还可能涉及细胞的免疫作用。

黑猩猩和哺乳动物的唾液酸叫做N-羟乙酰神经S糖酸（Neu5 Ge），它是由一种叫做Neu5 Ae化合物的基本类型，再附加一个氧原子产生的。但是，人的唾液酸只有基本类型的酸，却缺乏附加的氧原子。瓦基说，不论病原体还是细胞信使，都能在其它分子按其识别方式改变的区段中，改变分子的形状。其他的研究者对此很感兴趣。慕尼黑大学的分子遗传学家斯范特 • 帕博（Svante Pääbo）是德国致力于猿类基因组顺序研究的领导人。他说：“我认为这是真正吸引人的工作。这是第一次提出基因产物表达中的K正差异。”

最近，瓦基研究组研究了猿类及加上额外氧原子的羟化酶编码基因的差异。根据东京首都研究所两位糖生物学家领导的研究组提出的新结论，这个基因缺少一个92-碱基对的片段。瓦基实验室在《美国科学院院报》上也发表了一篇巨猿这个基因的类似的研究。后者目前正和帕博实验室一起进行人类化石的研究，看看现代人是否也有这样的变化。

然而，问题仍然存在：生物化学的差异就那么重要吗？没有人能够证实丢失该分子的特殊模型就会改变其特殊的功能。哈佛大学分子人类学家马耶兰 • 鲁沃罗（Maryellen Ruvolo）说：“在我们了解到该基因的作用之前，我对其重要性仍抱怀疑态度。”在线索的搜寻中，日本科学家提出，如果培养中的鼠羟化酶基因失败，是否就会像人体那样产生较为简单类型的唾液酸——以及是否还有解剖学的或者是行为上的差异。瓦基开玩笑说：“兴许他们的老鼠会说话。”瓦基的实验室正在培养脑羟化酶超表达转基因鼠，也是看看有无解剖学或者行为的改变。

鲁沃罗并不期望出现戏剧性的结论：“不知为什么，我不相信切断了人的这个基因表达，就会成为人类进化过程中无数重要变化的原因。”更多的研究者，包括瓦基在内，认为这种差异不会使单一的基因改变。目前在西特尔华盛顿大学工作的瓦基说：“不可能有一个什么魔法基因造就我们人类。”

改造染色体

从染色体着手寻找关键差异是另一种战术。因为，即使是一个简单的染色体组型——染色体图像——也能揭示出其它的猿类有24对染色体，而人类只有23对，尽管人类和其它猿类的23对染色体中有18对实际上完全相同。虽然人们早就知道巨猿和人类分离的时候，剩下染色体对的有些片段就经过重组。但是直到最近几年，美国和德国的一些实验室才把目标重新对准染色体的重组问题。

例如，在黑猩猩和人的X染色体上发现的、被称做肾上脑白质病变（adrenoleukodystrophy）由于电影“洛伦佐的油”而著名的一种极为少见的基因突变，在黑猩猩和人基因组的不同位点上，也发现过非功能性拷贝。根据休斯敦贝勒医学院的人类遗传学家大卫 • 尼尔松（David Nelson）和伊丽莎白 • 尼克森（Elizabeth Nickerson）在1998年8月的《染色体组》杂志上报告说，人和黑猩猩的第4、9和12染色体上也有不同的重组。他们在所有猿类和人的第4染色体上定位了一大段DNA，然而却发现黑猩猩的这段DNA在相同的染色体上移到新的位置，并且发生了倒位。这些移位的DNA中包括一个为转录因子编码的名叫AF4的基因——这在人体中却突变成为严重白血病类型。尼尔松说，这个令人感兴趣的发现，表明猿类之所以极少感染一般的癌症，是因为倒位改变了黑猩猩的因子表达，从而增加了免受白血病感染的可能性。

尽管如此，对于人类和其它猿类，各种各样染色体差异的功能性的重要意义人们仍然一无所知。尼尔松说，我们最早的祖先，可能由于类似的重组，歧化了特殊的基因，从而改变了人的生理或者功能。因为精子和卵子不能混合它们的基因材料，除非它们的染色体能够正确地整合。他又补充说，这种基因重排就会在我们祖先和其它灵长目动物之间产生一种生殖屏障——而成为产生类似我们自身的新物种的第一步。

但是有些人如帕博，认为染色体在有影响位点上的重排太稀少并使人怀疑。它们不可能对黑猩猩和人之间的差异起重要作用。帕博和金认为最有希望的研究途径，就是鉴定出精确改变基因表达中调节发育时间的小的顺序差异。例如，延长脑的生长期以及在人的胚胎中，使复杂的脑结构编码的转录因子。

目前，慕尼黑和莱比锡的帕博研究组，正继续努力于揭示出这些差异。他们再次证实，经过顺序的人和黑猩猩的X染色体中DNA片段的一个10.156-碱基对，大约99%都是类似的。他们还在寻找脑和免疫系统中经过鉴定的基因表达差异。

由科罗拉多州立大学卫生科学中心的遗传学家吉姆 • 赛克拉（Jim Sikela）和汤姆 • 约翰逊（Tom Johnson），去年在丹佛创建的吉诺普莱克斯公司中的科学家们，提出了一套寻找人和黑猩猩之间有意义的顺序差异的快速方法。对每个物种顺序过一条DNA之后，就能计算出两类不同的核苷酸差异：一类是能够改变蛋白质产物结构和功能的差异，一类是不能改变的不活动的替代作用。他们认为，如果不活动的替代作用的置换率偏高，基因顺序似乎就经历一次人类选择的功能改变。

该公司的进化遗传学家沃尔特 • 梅西尔（Walter Messier）说，初步结果证明，他们独家发现了涉及艾滋病易感性、学习和记忆的基因。他们已经申请了这些基因顺序新用途的专利，希望成为制造新药的目标。

许多这方面的研究，仍然处于初期阶段。但是，研究者们却说他们正在一个美好世界的边缘犹豫不决，在那儿他们能够鉴定和修饰造成人类的DNA—并且面临着新的道德困境。博尔德科罗拉多大学的分子生物学家埃德温 • 麦康基（Edwin McConkey）问道：“如果科学家们鉴定出并控制了人喉的发育基因——该基因也能给予黑猩猩说话所需要的解剖结构——那会发生什么事呢？你是否会想到产生转基因黑猩猩的道德辩论呢？这些将会打开一个真正的潘多拉盒子。”

 [Science，1998年9月4日]