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特定環境的基因。“優勝劣汰”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生，即一個基因可能并非因為“優勝劣汰”，僅出于偶然才在一個種群中占優勢。

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40次。比如，記下的結果是17次綠色和23次黃色。好。現在，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，重復上述過程，產生第三代。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，終至一統天下。

這種過程發生在生物群里，就是叫“遺傳漂變”。遺傳漂變更可能發生在規模較小的種群中。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，在城市環境中，這種現象尤其常見，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，與農村地區的同物種相比，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。

這個發現具有重大意義。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，將失去適應和繁衍的能力。

當然，遺傳漂變并不局限于城市環境，在孤島，在過度開發的景區等地方，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，出現了一些根本不應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境中直接俘獲別人的DNA片段。這些過程被稱為“水平基因轉移”。

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不斷變化的環境。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移共享了這個基因，從而也獲得了抗藥性。

水平基因轉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現某些DNA片段的人。其他人在哺乳動物身上也發現了外來基因。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移。（未完待續）