Part1 你所不了解的生命秘密

復活猛犸象需要幾步？恐龍也可以同樣被復活嗎？生命的奧秘究竟有哪些？人類從哪里來、又要去向哪里？生命進化的目的是什么？讓我們從恐龍說起，一起探索生命的奧秘吧！

從《侏羅紀公園》說起

小讀者們，你們看過《侏羅紀公園》系列科幻冒險電影嗎？其中的第一部于1993年上映，由著名導演史蒂文·斯皮爾伯格執導拍攝。影片一經上映，很快風靡全球，在世界范圍內掀起了一股“恐龍熱”，尤其受到孩子們的熱捧。

在這部影片中，富豪哈蒙德將大批科學家召集在一起，利用封存在億萬年前琥珀中的蚊子，從它吸取的恐龍的血液中，提取出恐龍的遺傳基因，并通過克隆技術，復活了已經滅絕了6 600萬年的恐龍，然后在努布拉島上建造了一個恐龍的樂園，即“侏羅紀公園”。

為了盡快開園營業，哈蒙德邀請了格蘭特等專家與律師進入公園，而工程師丹尼斯利欲熏心，試圖盜取恐龍胚胎，他關閉了公園的通信和安保系統，導致專家團隊被困，并遭到了恐龍的襲擊。雖然最后眾人逃出了侏羅紀公園，但努布拉島已陷入了深重的“災難”。

想要復活一個已經滅絕的動物，必須具備兩個必要條件，缺一不可：一是必須能夠獲得已滅絕動物的活的體細胞，從體細胞中提取細胞核或經過基因編輯獲得完整的DNA信息；二是必須要找到與復活動物親緣關系相近的“代孕媽媽”。

現在，復活猛犸象的第一個條件已經得到滿足。2013年5月，一支由俄羅斯科研人員組成的探險團隊，在新西伯利亞群島的永久凍土中發現了一具約一萬年前、保存較完好、存有液態血液的猛犸象尸體。科學家稱，他們有可能從這具猛犸象尸體中提取活的體細胞核，或者根據猛犸象的全基因序列，利用最先進的基因編輯技術，對猛犸象細胞核中的堿基對排序進行重新編輯，恢復猛犸象的堿基對排序，從而形成一個具有完整DNA信息的細胞核。

復活猛犸象的6個步驟

什么是“克隆”？克隆是英文clone（cloning）的音譯。簡單來說，就是通過人工無性繁殖技術，從原型生物中產生出一模一樣的生物，其產生的新生物與原型生物，在外形特征和遺傳基因上完全一致。

至于第二個條件，其實也可以解決。猛犸象和亞洲象在480萬年前，是由共同祖先分支進化而來的，二者具有較近的親緣關系，科學家可以利用猛犸象的近親——亞洲象做“代孕媽媽”。

不過，以上只是復活史前猛犸象的兩個最基本的必要條件。即使具備了這兩個條件，想要復活一頭猛犸象，也要克服重重難關。首先，要把完好的或經過基因編輯好的猛犸象細胞核，植入已經剔除細胞核的亞洲象卵子內，這就需要使亞洲象卵子與猛犸象細胞核發生融合——融合為一體的新細胞，再經過體外培養，發育成早期胚胎；如果闖過這一關，再將這個早期胚胎移人亞洲象的子宮里，讓它在子宮里發育成胎兒，這個過程又需要克服排異反應……只有這一系列的過程都順利通過，代孕的亞洲象才可以產下一頭猛犸象寶寶。而這一過程很難順利實現：每一次排異反應都會導致失敗，即使最終早期胚胎植入代孕媽媽的子宮內，也可能因為排異反應而導致最終流產。

曾經有一個國際合作項目——“復活猛犸象計劃”，試圖通過克隆技術復活滅絕的猛犸象，但時至今日，仍未成功。可見復活滅絕的動物是多么困難：不僅需要克服重重技術難關，而且復活已經滅絕的動物，也存在著極大的爭議。

人類能夠克隆出“活恐龍”嗎

說完了猛犸象，讓我們再來看看恐龍吧！要復活一只早已滅絕的恐龍，就目前的理論和科學技術而言，確實是不可能的。

根據測量，動物DNA的半衰期只有521年；在理想狀態下，DNA的壽命也只有680萬年。實際上，目前可以解讀的DNA存在時間可能約為150萬年。所以，復活一頭猛犸象從理論上是可行的，技術上是可以實現的。

至于最后滅絕的恐龍，至少在6 600萬年前，幾乎是DNA壽命的10倍，不可能保留活的恐龍DNA，也無法通過基因編輯技術恢復一只恐龍的完整基因序列；其次，在現在的地球上無法找到與恐龍有較近親緣關系的“代孕媽媽”。

有人說，現在的雞是由恐龍演化來的。這里還存在一個時間演化問題，史前的第一只鳥——始祖鳥約是1.45億年前，由獸腳類恐龍演化來的，有著如此漫長的演化歷史。而現在雞細胞內的全基因序列，與億萬年前恐龍的，已經發生了巨大的變化，也就是說，二者的親緣關系太遠，無法做“代孕媽媽”。所以要通過克隆技術，復活早已滅絕的恐龍，在當前技術條件下，是無法實現的。

追尋生命的秘密

那么，大家是否想過，為什么能夠克隆“活猛犸象”呢？要回答這個問題，就要從生命的秘密說起。

地球上的所有生命，無論是花鳥魚蟲，還是飛禽走獸，其遺傳信息都是DNA（脫氧核糖核酸）。可以說，所有生命的遺傳，都依賴于其細胞核內包含的遺傳信息——DNA，它包含了生命的基因。你的身形胖瘦、膚色黑白、臉型長圓、眼睛黑藍、頭發黑黃等，甚至是你的智商、情商、性格、疾病和壽命等都是由基因決定的，而你的基因，有一半來自父親，一半來自母親。所以你的有些特征、特質像父親，而有些像母親。

英語只有26個字母，卻可以組成成千上萬個單詞，幾個字母組成一個單詞，幾個單詞組成一個句子，一個句子表達某種意思。

如果把生命的遺傳信息比作一種語言的話，那么，這種語言只由4個字母——A、T、G、C構成，它們分別代表腺嘌呤（pidollng）、胸腺嘧啶（miding）、鳥嘌呤和胞嘧啶，它們都是一種有機大分子，A-T配對、G-C配對。其中，每3個字母組成一個單詞代碼，也叫密碼子（氨基酸）——就像一個單詞，書寫生物遺傳信息的密碼子共有20個；幾個密碼子組合形成DNA片段，就是基因（形成蛋白質）——就像一個英文句子，表達個完整的遺傳信息。地球上所有的生命，包括你我在內，其遺傳信息都使用著同一種語言，這種語言都由這4個字母、20個單詞書寫而成，這也說明，地球上的所有生命都來自一個共同的祖先。

現在，生物學家們經過艱辛的努力，終于找到了這個“假想”的祖先，它生活在40億年前，名字叫LUCA（Last Universal Common Ancestor），中譯名“露卡”，意思是“最后的共同祖先”。科學研究證明，現在所有生命體內，仍保留有LUCA的355個基因，這也被稱作“不朽的基因”。

是生命就會進化，生命一旦停止了進化，就會滅絕。

生命的進化始于自我復制，地球上只有生命能夠自我復制。幾乎所有的動植物都是由一個受精卵自我復制而成的。比如，人約由50萬億個細胞組成，如果你每秒鐘數一個細胞的話，需要數上190萬年。

這里的自我復制指的是細胞核內的DNA復制。復制就一定會出錯，就像你謄（teng）抄一篇英文文章時，抄錯總是不可避免的，但細胞內有糾錯能力，DNA復制一旦出現錯誤，復制將暫時停止——有一種酶（一種蛋白質）會迅速將“拼寫錯的字母”糾正過來，復制又繼續進行。但是，即便如此，生命復制發生錯誤的概率也有10億分之一（人體細胞中DNA復制的錯誤率）。

復制出現錯誤，就是基因突變，基因突變促使生命進化。也就是說，生命沒有基因突變，就不會進化。科學研究證明，基因突變具有普遍性、稀有性、隨機性和少利多害性的特點。突變的這四個特點也決定了生命進化的四大特征。具體來說，一是生命在成長過程中，基因突變是普遍存在的，進化也是普遍發生的，所以，自然界總是有新物種的誕生。二是基因發生突變的數量和頻率又是很低的（人類的基因突變不足10億分之一），即基因保持相對穩定性。所以說，生命的進化往往是十分緩慢的，也就是說，進化是一個從量變到質變、由漸變到突變、新物種誕生的過程，生命進化是漸變與突變的統一，漸變保證了原物種的延續，突變促使了新物種的誕生，只有少量的基因突變在一代代生命體內一點點積累，直至生物發生大的變異，才能有新物種的誕生。這需要幾十萬、幾百萬，甚至千萬年以上，因為細胞一旦發生大量的或快速的基因突變，細胞就會出現凋零或死亡。三是基因突變往往具有隨機性，即不確定性、方向性和目的性，是無法預測的，所以說，生命進化不總是從低級到高級，由簡單到復雜。現在的黑猩猩不能演化成人，也是這個道理。四是基因突變還有少利多害性，就是說，基因突變往往害處多。所以，人類，特別是老年人，往往較容易罹（li）患癌癥，而癌癥就是有害基因突變造成的。在約500萬年前，人類的遠古祖先，可能是地猿的基因發生突變（2號染色體發生融合），并少了1對染色體，只有23對（46條）染色體，而黑猩猩仍是24對（48條）染色體。也許就是這次有利的基因突變，才使得約500萬年后，地猿進化成了智人，而黑猩猩依然是黑猩猩。基因研究證明，黑猩猩與人類的基因相似度高達約99%，與我們的親緣關系最近，說明二者有著共同的直接祖先。

基因突變導致物種變異，物種變異經過自然環境的作用，即自然選擇，只有適合生存的物種（不是最優的物種）才能生存繁衍下去——這就是“適者生存”法則。

遺傳是生命延續的基礎，變異是生物多樣性的前提，遺傳變異與自然選擇共同造就了地球生命的生生不息與千姿百態。

我們原來都是“魚”

地球上一切生命的目的都是為了獲取食物、避免被捕食、好好活下來、繁衍更多的后代，將自己的基因傳遞下去。簡而言之，生命的目的在于生存繁衍，生命的（生物）意義在于基因傳遞。

現在地球上的脊椎動物，包括魚類、兩棲類（蛙類、娃娃魚類等）、爬行類（蜥蜴類、蛇類、鱷類和龜鱉類等）、哺乳類（食肉類、奇蹄類、偶蹄類等），以及包含我們在內的靈長類，共計約67000種。它們的共同祖先就是52億年前，在我國云南澄江帽天山“閃亮登場”的一條魚——昆明魚。

昆明魚只有小拇指那么大，卻已進化出脊椎、腦袋和眼睛、“兩缸型心臟”，還沒有進化出胸鰭，它的嘴巴像一個吸管，所以屬于無頜（he）魚類，不能主動捕食，靠吸取海水中的微生物為生，常常被海里的奇蝦、歐巴賓海蝎等追得東躲西藏，可見我們的老祖宗，日子過得非常艱辛，整日提心吊膽。

約在4.23億年前，昆明魚類進化出初始全頜魚——它有了能夠主動捕食的嘴巴和上下頜骨，現在所有脊椎動物的嘴巴（上下頜）都是由初始全頜魚的嘴巴進化來的；頭部和胸部包裹有堅硬的骨片，猶如古代武士穿戴的盔甲；有了發達的胸鰭，但依然笨拙，游動得不快；嘴里沒有尖利的牙齒，靠上下頜骨薄薄的骨片咬斷獵物。

在3.75億年前，魚類又進化出長有肉鰭的魚——提塔利克魚，它有了“四足”，可以艱難爬行，進化出頸關節，頭部可以上下活動，兩個鼻孔在頭的前端，雙眼靠近頭頂。為了避開水里的兇險，吃到陸地上美味佳肴，它用力向岸上爬行。現在四足動物的四肢和手腳，甚至鳥類的翅膀等，都是由提塔利克魚的“四足”進化來的。

在365億年前，提塔利克魚進化出最早的兩棲動物——魚石螈，它具有“3缸型心臟”，還進化出用于呼吸的肺、防止迷眼的眼皮，聽見聲音的中耳。后來爬行動物、哺乳動物和人類的身體結構、肺、眼皮、中耳等都是由此進化來的。它主要生活在水里，偶爾爬到陸地上捕食，依然靠水繁衍后代。

約306億年前，兩棲動物進化出似哺乳類爬行動物的祖先——始祖單弓獸，它也是最早的爬行動物之一。它的牙齒開始分化，有了較大的犬齒，我們的“虎牙”就是由此進化來的。此時的爬行動物完全征服了陸地，靠產帶殼的蛋繁衍后代，并進化出“3.5缸型心臟”。

到26億年前，似哺乳類爬行動物進化出蘇美尼獸，它是最早樹棲生活的爬行動物，有了“對生腳趾”，便于抓握樹枝。我們用筷子吃飯的雙手，就是由“對生前腳趾”進化來的。

經過近1.5億年的進化，約1.6億年前，似哺乳類爬行動物演化出最早的胎盤類哺乳動物——中華侏羅獸。它進化出“4缸型心臟”，體溫恒定，晝夜活動捕食，體長不足3厘米，體重約13克，渾身長有毛發，尖尖的嘴巴、長長的尾巴，前后各有5個腳趾，酷似一只小老鼠，靠胎生繁衍后代，靠乳汁哺育兒女，大大提高了后代的存活率。當時，正是恐龍繁盛的時代，哺乳動物過著“寄人籬下”的生活：它們生活在地下洞穴中，白天藏起來，晚上偷偷出來覓食。所以，哺乳動物進化出靈敏的聽覺系統，不但有了大大的外耳，還進化出完善的中耳——聽小骨，也就是人體最小的3塊骨頭——錘骨、砧（zhen）骨和鐙（deng）骨。

直到約6 600萬年前的白堊紀末期，地球上發生了著名的“第五次生物大滅絕事件”，它是由一顆直徑約10千米的小行星撞擊地球引起的。從此，無論是稱霸地球的陸生恐龍、翱翔藍天的翼龍，以及統治海洋的蛇頸龍和滄龍，都永遠地銷聲匿跡，沒有了蹤影，也為哺乳動物的崛起創造了條件。

盤點那些人類的“老祖宗”

約6590萬年前，地球上出現了最早的靈長類——普爾加托里猴；5 500萬年前，在我國湖北省荊州地區，發現了人類的遠古祖先阿喀琉斯基猴。猴子的最大特點是腦袋呈球形，有分辨顏色的能力，四肢有了明顯分工，拇指與其他四指對握，可以采摘食物等。

約2 000多萬年前，出現了最早的古猿——森林古猿，它既是人類的祖先，也是現代猩猩、大猩猩和黑猩猩的祖先。猿類與猴子最明顯的不同是沒有尾巴，進化出了闌尾。

約500萬年前，從古猿進化出地猿，也許是始祖地猿，后來進化出南方古猿。

約320萬年前，有“人類祖母”之稱的阿法南方古猿——“露西”開啟了更多的地上生活，后來依次演化出能夠制作石器的能人、褪去體毛可長距離追趕獵物的早期直立人——匠人、學會用火烤肉吃的晚期直立人——海德堡人等，這些古人類的腦容量明顯增大，變得更加聰明。

直到30萬年前，生活在非洲的海德堡人進化出我們的直接祖先——智人，他們身材高大、頭腦發達，有了自己的語言，學會了協同作戰。10萬-5萬年前，智人走出非洲，戰勝了先前的早期智人（尼安德特人），先后到達澳大利亞大陸和歐亞大陸。直到1.2萬年前，智人完成了人類歷史上最偉大的壯舉——生命大遷徙，通過連接歐亞大陸與北美大陸的白令陸橋，先后來到了北美洲和南美洲，從此人類占領了世界五大洲，開啟了人類文明。可以說，現在地球上的80億人，無論黑人、白人、黃種人和棕種人，都是走出非洲的智人的后代。基因測序證明，他們的基因相似度高達約99.5%，他們間通婚，其后代子女，仍能繁衍生息，這充分說明世界上所有的人都是一個物種——“走出非洲”的智人種，智人才是我們當今人類共同的直接祖先。

（作者王章俊，系全國生物進化學學科首席科學傳播專家、科普作家）