□河北日?qǐng)?bào)記者 周 潔
9月21日，《自然》雜志發(fā)布研究報(bào)告稱(chēng)，人類(lèi)種群至少在20萬(wàn)年前就開(kāi)始從非洲分離，自那以后，基因突變累積速度在“非非洲人”中提高了5%。研究人員認(rèn)為，分離后，“非非洲人”代際時(shí)間縮短，從而提高了基因變化的速度。
而在更多時(shí)候，說(shuō)起基因突變，大多數(shù)人先想到的是惡性腫瘤和罕見(jiàn)遺傳病。一個(gè)常被忽視的事實(shí)是：如今的你之所以能夠和猿產(chǎn)生天壤之別，關(guān)鍵在于基因突變的“神來(lái)之筆”。
過(guò)去幾萬(wàn)年間，人類(lèi)數(shù)以千計(jì)的基因發(fā)生突變，正是突變賦予了人類(lèi)全新的“超能力”，促成了從猿類(lèi)祖先向現(xiàn)代人類(lèi)的偉大跨越。
每時(shí)每刻，人類(lèi)基因都在發(fā)生著微小的變異，在悄然無(wú)聲間塑造著新人類(lèi)的樣貌。基因突變這一公認(rèn)的人類(lèi)進(jìn)化之源，正成為各國(guó)科學(xué)家爭(zhēng)相探究的熱點(diǎn)。
基因突變， 造就“超能力”
抵抗瘧疾、麻風(fēng)病，設(shè)計(jì)建造各種復(fù)雜工具……今天人類(lèi)的工作和生活能力，在人類(lèi)的猿類(lèi)祖先看來(lái)，都是了不起的“超能力”。
使猿類(lèi)一步步跨越變成人的神奇“魔手”，正是基因突變。
“人類(lèi)數(shù)以千計(jì)的基因已經(jīng)在過(guò)去幾萬(wàn)年間發(fā)生進(jìn)化�！焙颖贬t(yī)科大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師呂占軍說(shuō)，在史前時(shí)代，面對(duì)傳染病大范圍流行、高山空氣稀薄等各類(lèi)生存挑戰(zhàn)和惡劣環(huán)境，人類(lèi)之所以能代代生息，憑借的正是不斷變異進(jìn)化的優(yōu)勢(shì)基因。
更大的大腦，是人類(lèi)區(qū)別于猿的特征之一。一個(gè)代號(hào)叫做ASPM的基因，經(jīng)歷了15次重要突變，讓猿類(lèi)祖先的大腦越來(lái)越發(fā)達(dá)，最終進(jìn)化成人類(lèi)�！癆SPM基因使古人類(lèi)大腦容量逐漸膨脹，為發(fā)展成擁有更加發(fā)達(dá)大腦的聰明人類(lèi)打下基礎(chǔ)�！庇袑�(zhuān)家表示。
因?yàn)閷?duì)瘧疾這種傳染性和致死率極高的疾病束手無(wú)策，人類(lèi)始祖很多都活不過(guò)成年。也是因?yàn)榛蛲蛔�，讓人�?lèi)可以不用對(duì)瘧疾談之色變。專(zhuān)家解釋說(shuō)，“有超過(guò)一百種微小的基因差異能夠?qū)е屡c紅細(xì)胞代謝相關(guān)的某種蛋白質(zhì)缺失，使得瘧原蟲(chóng)難以侵入紅細(xì)胞，提高了人類(lèi)抵抗這種瘟疫的能力。事實(shí)上，不僅是瘧疾，基因突變還讓特定人群產(chǎn)生了抵抗麻風(fēng)病、結(jié)核和霍亂的能力�！�
看見(jiàn)美食可以大快朵頤，對(duì)普通人而言不是什么高級(jí)功能，可在古人類(lèi)看來(lái)卻是奢望。如果給他們吃塊土豆或紅薯，他們也許就會(huì)因?yàn)橄涣祭脦滋於亲�，甚至還會(huì)因此一命嗚呼。
“直到一個(gè)名叫AMY1的基因發(fā)生突變，人類(lèi)才終于可以在美食面前無(wú)所顧忌。”研究者發(fā)現(xiàn)，這個(gè)基因可以轉(zhuǎn)譯出分解淀粉的酶，幫助古人類(lèi)快速?gòu)母鞣N食物中獲取營(yíng)養(yǎng)。這意味著古人類(lèi)第一次擁有了消化淀粉的能力以及時(shí)獲取能量。
好多人都去醫(yī)院拔過(guò)智齒，那也是進(jìn)化留在人類(lèi)身上的痕跡。在刀具和烹飪出現(xiàn)前，智齒非常有用，人類(lèi)的祖先在咀嚼堅(jiān)硬食物時(shí)很可能失去磨牙，需要智齒替代。在進(jìn)化為人的路上，人類(lèi)的大腦逐漸占滿(mǎn)了頭骨內(nèi)的空間，口腔變得狹窄，導(dǎo)致第三排臼齒難以從牙床萌出。數(shù)千年前，一種基因突變導(dǎo)致智齒徹底不再生長(zhǎng)。現(xiàn)在，四分之一的人至少有一枚智齒缺失。
“基因會(huì)發(fā)生這樣或那樣的變異，但可以肯定的是，人類(lèi)不可能像科幻片里的主人公一樣，一下子就進(jìn)化出翅膀或其他‘超能力’。”呂占軍認(rèn)為，大部分進(jìn)化結(jié)果是緩慢遞進(jìn)式發(fā)生的，因?yàn)樗鼈兇嬖谟谌祟?lèi)的遺傳基因組合中。
呂占軍解釋說(shuō)，人類(lèi)的許多基因在發(fā)揮作用時(shí)，都在同時(shí)和其他幾十上百種基因相互糾纏作用。他所在的課題組研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)人的重復(fù)序列基因Alu，這個(gè)基因最早出現(xiàn)在2億年前的小鼠體內(nèi)，以后開(kāi)始在靈長(zhǎng)類(lèi)中聚集。基因測(cè)序發(fā)現(xiàn)，目前這個(gè)基因在人類(lèi)達(dá)到11%的基因組密度。
“Alu基因就像鋼筋和水泥會(huì)塑造樓體框架一樣，它參與塑造了人類(lèi)的基因組，讓每一個(gè)基因都能各司其職認(rèn)真工作。這一基因發(fā)生的變化，促成了靈長(zhǎng)類(lèi)向古人類(lèi)的進(jìn)化，為如今的我們定下基調(diào)。”呂占軍表示。
隨機(jī)變異，唯適者生存
“變異雖然漫無(wú)目的，但是它卻強(qiáng)大得讓人難以置信�！眳握架姳硎�，適者生存是大自然中的“鐵律”，通過(guò)一次次試錯(cuò)，更優(yōu)勢(shì)的基因會(huì)逐漸普及，讓人類(lèi)進(jìn)化不斷上升到新的臺(tái)階。
呂占軍的觀點(diǎn)，可以在達(dá)爾文的進(jìn)化論中得到印證：在殘酷的生存斗爭(zhēng)中，自然選擇能使有利于生物體生存與繁殖的遺傳性狀變得更為普遍，并使有害的性狀變得更稀有。
“例如，長(zhǎng)頸鹿的祖先其實(shí)脖子并不長(zhǎng)，有一些長(zhǎng)頸鹿發(fā)生了基因突變，它們的脖子變得更長(zhǎng)。脖子變長(zhǎng)的長(zhǎng)頸鹿因?yàn)槟艹缘礁嗍澄�，它們的后代�?huì)越來(lái)越多。而脖子短的那些長(zhǎng)頸鹿，因?yàn)槌圆坏绞澄�，后代�?huì)越來(lái)越少，逐漸就被淘汰掉了。”
呂占軍說(shuō)，“人的進(jìn)化也遵循這樣一個(gè)道理，更聰明、更強(qiáng)壯的人會(huì)產(chǎn)生更多后代，有益變異就會(huì)隨著遺傳越來(lái)越普及，有害變異則逐漸萎縮直至消失。”
而另一方面，基因變異也是一把雙刃劍，一些變異基因?qū)?huì)對(duì)人類(lèi)有益，但另外一些基因變異也可能給人類(lèi)生命健康帶來(lái)負(fù)面影響。
“任何一個(gè)基因每次復(fù)制都會(huì)有10-9的機(jī)會(huì)發(fā)生變異，但這種變異是隨機(jī)且盲目的�！眳握架娊忉屨f(shuō)，人類(lèi)并不能決定要改變哪個(gè)基因，也完全不能控制變異的結(jié)果，這導(dǎo)致有害變異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)有益變異。
“比如遺傳性視網(wǎng)膜神經(jīng)母細(xì)胞瘤就是Rb基因發(fā)生變異導(dǎo)致的惡性腫瘤，每年大概會(huì)有十萬(wàn)分之二的發(fā)病率，患者通常在2歲左右發(fā)病直至死亡，這就是當(dāng)代精子和卵子的基因發(fā)生突變產(chǎn)生有害變異的例子�！眳握架姳硎�。
另一個(gè)著名的有害變異是X染色體基因發(fā)生變異引發(fā)的重度近視眼�！斑@是典型的隔代遺傳，如果母親體內(nèi)含有隱性基因，那么后代中二分之一的男孩會(huì)患上此病，家族中第一個(gè)發(fā)生基因突變的人甚至可以追溯到幾百年前�！眳握架娬f(shuō)。
“另外，從10萬(wàn)年前到現(xiàn)在，古人類(lèi)到人類(lèi)的進(jìn)化僅僅度過(guò)了3000多個(gè)世代，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)稱(chēng)不上成熟�！眳握架娬J(rèn)為，我們可能對(duì)目前的一些狀態(tài)習(xí)以為常，但它們確確實(shí)實(shí)是人類(lèi)存在的不足。
“與其他生物相比，人類(lèi)在生殖、免疫系統(tǒng)等方面都比較脆弱，這些都是進(jìn)化不完善的表現(xiàn)�！眳握架娕e例說(shuō)，如果沒(méi)有現(xiàn)代醫(yī)療手段，人類(lèi)生育仍然受到難產(chǎn)等多種難題困擾，生育死亡率依然很高。再比如，人的免疫系統(tǒng)非常脆弱，如果沒(méi)有抗菌素、疫苗等，絕大多數(shù)人都活不過(guò)成年。
“此外，人類(lèi)至今無(wú)法擺脫對(duì)食物中維生素C的依賴(lài)，痔瘡頻發(fā)依然是直立行走后難以解決的問(wèn)題，這些天然形成的缺陷至今尚未得到解決，使人類(lèi)仍然承受著痛苦和不便�！眳握架娬f(shuō)。
自然選擇弱化，新規(guī)則將臨？
那么，幾千年后甚至幾萬(wàn)年后，人類(lèi)的后代看起來(lái)會(huì)有怎樣的變化？
“那時(shí)候的人類(lèi)，也許會(huì)變得越來(lái)越不一樣�！眳握架娬J(rèn)為，隨著社會(huì)環(huán)境的變化，自然選擇也在弱化。他舉例說(shuō)，遠(yuǎn)古時(shí)期，大約有一半人口活不到20歲，而現(xiàn)代人的壽命已大大提高，這使得本該被自然選擇淘汰的基因得以繼續(xù)遺傳下來(lái)。
“這得益于人類(lèi)能夠使用工具，是唯一一種不用改變基因就能適應(yīng)自然環(huán)境的生物�！眳握架娊忉屨f(shuō)，比如魚(yú)想要在陸地上生活，就必須要通過(guò)基因變異長(zhǎng)出適應(yīng)陸地生活的肺。而人想要去水下看看就不需要長(zhǎng)魚(yú)鰓，只要穿上潛水服或坐上潛水艇，就能遨游水下世界了。
“自然選擇的弱化，會(huì)導(dǎo)致選擇壓力下降，種內(nèi)類(lèi)變異會(huì)上升。由此導(dǎo)致的結(jié)果是，人類(lèi)在基因上差別越來(lái)越大�！彼M(jìn)一步解釋說(shuō)，比如古人類(lèi)或早期現(xiàn)代人得了近視眼就無(wú)法存活，因?yàn)樗麄儫o(wú)法防御野獸攻擊，也找不到充足的食物。而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人得了近視眼可以佩戴眼鏡，也可以通過(guò)手術(shù)進(jìn)行矯正。這樣一來(lái)，人群中有視力好的，也有視力特別差的，大家的情況會(huì)變得參差不齊。
“照此推斷，人的聽(tīng)力、免疫力、抗病能力等多方面能力都會(huì)出現(xiàn)多樣分布的特點(diǎn)，人會(huì)變得越來(lái)越不一樣，甚至出現(xiàn)不同的變種，不再屬于同一交配群�！眳握架娬f(shuō)，就像鼎盛時(shí)期的恐龍一樣，種類(lèi)繁多，長(zhǎng)相和功能也各有千秋。
還有一些研究者認(rèn)為，在今天的技術(shù)條件下，新一輪的自然選擇會(huì)再度降臨。進(jìn)化遺傳學(xué)家彼得·凱特利曾指出，人類(lèi)維持這種低強(qiáng)度選擇壓力的局面是暫時(shí)的，隨著資源消耗、人口激增、環(huán)境污染、氣候劇變，我們將會(huì)面臨極大的困境，從而不得不接受自然選擇的嚴(yán)酷考驗(yàn)。
“或許，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，自然選擇的方式會(huì)發(fā)生變化。”呂占軍說(shuō)，“我猜想，不用到下個(gè)千年，我們就能找到控制人類(lèi)基因組的方法，這樣人類(lèi)就將遵循一套全新的規(guī)則來(lái)進(jìn)化�！�
在呂占軍看來(lái)，通過(guò)人腦與電腦芯片進(jìn)行互通開(kāi)展智力輸入，或許是最快捷的改變基因表達(dá)的辦法�！安煌ㄟ^(guò)眼、耳等感官，就能進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)，增強(qiáng)大腦記憶力和分析力。這樣一來(lái)，芯片就成為人腦的延伸，人的智力會(huì)變得更為強(qiáng)大�！�
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