万书网 > 文学作品 > 人类简史畅读系列 > 第232页

第232页

    而与遗传统计相对的是,单一基因的改变有时会有非常严重的影响:我们所知的许多可怕的基因疾病都可能是单一基因的改变引起的;我们也知道,一些发生在驯化过程中的重要变化是由单一基因的突变引起的。

    例如,野生杏仁含苦杏仁甙,那是一种苦味的化学物质,当这些杏仁被食用时会变成氰化物。食用野生杏仁可致死。但对于人工种植的杏仁树,一个单一基因的突变阻止了苦杏仁甙的合成,使杏仁变得可以食用。[15]

    由很小的基因改变引发这类严重的后果是可能的,因为DNA(脱氧核糖核酸)有点像一份菜谱或一个电脑程序:改掉一个字母有时就会产生剧烈的影响。举一个惊人的例子,最常见的一种侏儒症是由一个单核苷酸的改变引起的,这就好像一个拼写错误改变了整本书的含义。原则上,单一基因的差别就可以导致人类群体间的显著形状差别。

    遗传差别对身体和头脑的影响,取决于在群体间有差别的那些基因所产生的影响的重要程度。有更重大影响的变异会比只有很小影响的变异更重要。路翁亭的论证设想这两种变异的平均影响是一样的,这完全不对。由于所有人类有一个相对晚近的共同祖先(约10万年前),而非洲以外的人类有更近的共同祖先(约5万年前),群体间可识别的差别必然是迅速演化的结果,而这只能发生在作为这些差别的基础的等位基因(基因变异)有较强的选择性优势的时候。一定区域内的、作为群体间差别的基础的等位基因,必然也对遗传适应有重要的影响。群体遗传学已经暗示了这一点,而现在基因组信息证实了它。所有或几乎所有对群体间显著外貌差异负有责任的等位基因(比如由于变异引起淡肤色或蓝眼睛的基因),都曾经历过很强的选择。在这些例子中,对遗传适应有“重要影响”意味着增加个2%或3%。从新等位基因增加的速度看,这尤其是少数基因决定肤色(SLC24A5)、眼睛的颜色(HERC2)、乳糖耐受(LCT)和干耳垢(ABCC11)等性状的例子。[16]

    在许多情况下不同人类群体甚至有更近的共同祖先,比如美洲印第安人和亚洲北部人似乎大约15000年前才分道扬镳。在这些群体中,自然选择只有更短的时间生效,可识别的群体差别对遗传适应有更大的影响。

    所以,我们相信人类种群间的显著差别可以联系到一些直到晚近才增加频率并有关键适应影响的基因。只在欧洲人或他们的近邻中才出现的蓝眼睛是一个新版本的DNA作用的结果,这个版本的DNA控制了OCA2基因的表达,并且受到人为的强烈选择,至少在欧洲是这样的。干耳垢在中国和韩国很常见,在欧洲很少见,在非洲则完全没有,这说明干耳垢基因突变是非常强的晚近自然选择的结果。我们有信心预想许多(也许是大多数)还没有得到解释的种族差别也是晚近自然选择的结果。比如,我们认为亚洲北部人群中出现的内眦褶(蒙古褶)极有可能是很强的晚近的自然选择的结果。

    这一切都意味着,正如4万年前的人类和他们10万年前的祖先截然不同(尤其是更有创造性),今天的人类也和我们公元前4万年的祖先有许多差别;而考虑到产生演化差别的速度加快了,我们和历史早期的祖先也不同了。我们可以充分理解《伊利亚特》(Iliad)里的英雄们(好吧,至少是奥德修斯),但我们和他们不一样。

    现代分子生物学出现以前,我们研究人类演化的能力有很大限制。那时,我们研究的材料只有遗传学原理、比较容易观察到的人群差别(比如肤色)以及对少数基因的一些知识。这些基因大部分是血红蛋白和那些会导致严重遗传疾病的基因,比如镰状细胞贫血。

    但即使是那个时候,从动植物育种的经验和通过观察许多自然界快速演化的例子,我们也知道在1万年或更短的时间里可能出现显著的演化变化。同样分明的是群体间不多的遗传差异也可能会造成显著的性状差别。事实上,截然相反的生存策略可能只是由于单一基因的差异造成,就好像我们在火蚁身上看到的。火蚁中含有其中一种蚂蚁素受体的生活在独立的蚁群中,每个蚁群只有一个蚁后;而含有另一种蚂蚁素受体的生活在一个庞大的巨蚁群中,每一个巨蚁群有许多蚁后。[17]就算在基因组学变革以前,人们也能很明显看出人类群体间几乎在任何性状上都可能有显著的差别,即便直到晚近我们还有共同的祖先。而且很明显这和我们所知的遗传学是相吻合的,至少我们的肤色、大小、体形和代谢都有出现这样显著差别的例子。

    随着分子进化学在过去几年中的推进,我们都学到了许多。近期研究显示许多基因正在被新的变体取代,尤其在欧亚大陆,而且不同的人群近期偏好选择的基因也是不同的。我们在过去一些年中观察到的显著人群间差异只是冰山一角。

    联系

    许多近期研究都使用了国际人类基因组单体型图计划(以下简称HapMap)上的数据。HapMap是一个由国际学者群体制作的数据库,记录人类基因变异的各种常见模式。HapMap选择了四个人群:90个尼日利亚人,90个有欧洲祖先的美国人,45个东京人,45个北京人。在其中一些研究中,我们会将日本和中国个体组合为“东亚”人群。

    人类基因组有大约30亿个位点(四种组成DNA的基础分子),组织成23对独立的DNA群,即染色体。绝大部分DNA序列在所有人体内都是一样的,但在每几百个位点上,会出现一个变异的地方。这些是人与人之间DNA位点有可能相异的仅有的地方。

    变异在这些位点的特定模式被称为单倍型。想象三个连续变异位点,第一个可以是G或C(鸟嘌呤及胞嘧啶),第二个可以是A(腺嘌呤)或G,以及第三可为T(胸腺嘧啶)或C。一个特定个体可能在第一个位点有C,第二个有A,第三个有T,他的单倍体就会是CAT,而第二个人可能有胞嘧啶—鸟嘌呤—胸腺嘧啶,或说CGT。一个单倍体就像一手扑克,而变异地方的位点就好像一张张独立的牌。

    单倍体就好像扑克一样被不断洗牌。在每一代中,新的染色体从继承自父母的染色体组装而成,组装的方式就像是把两副牌拆开组成一幅新的牌,这一过程我们称之为重组。拆分可能会发生多次,平均每个染色体上会发生一到三次。

    这意味着单倍体在每一代中都会被分解,原来在父母染色体中存在的完整模板在重组后将不再完整。但模板的一小部分会保持不变,而因为一个染色体有几百万个位点这么长,发生拆分的地方都应该相距较远。

    在许多代之后,任何单倍体最终都会被完全重组。但如果一个染色体上出现了一个备受青睐的突变,那么携带这一突变的个体会有比平均数量更多的后代存活,随着时间推移,越来越多的人会携带这一突变。如果突变带来的优势足够大的话,这个过程会发生得很快,这一突变甚至在原始单倍体被重组过程完全洗牌之前就会变得很常见,而携带这个突变的人们会同时仍然带着原始单倍体的特征。不同代人们携带同一原始单倍体的时间越长,观察到的突变就离现在越近。这就好像重新发牌的时候你的上一手牌又出现了,这会让你猜测重组没有进行多少,这你就猜对了!

    基于HapMap的研究寻找的是长时段的单倍型(就是较长时间内没有被重组的区域),这个数据库的许多个体携带这类单倍型。这些共享的单倍型模板是晚近强自然选择的迹象——非常近,因为重组过程在一段时间内最终会把所有单倍型模板分解掉的。

    一个著名的例子是产生乳糖酶(即消化奶中的糖的酶)的基因。在大多数人类或一般哺乳动物身上,乳糖酶在断奶的年龄就会停止生产,但在许多欧洲人和一些其他人种身上,生产过程会持续一生。这个适应使得成年人可以继续喝奶。乳糖耐受的欧洲人携带的这种特殊变异只有几千年的历史,所以这些欧洲人必然还保留着原始单倍型的许多特征。事实上,含有这个变异的单倍型有超过一百万个位点的长度。