第4部分(3 / 4)

小說:人類前史 作者:淋雨

何使用它們。

當然,朱克坎德和鮑林意識到了,蛋白質不是遺傳變異的最佳“發言人”,這個光榮是屬於DNA的。如果DNA的作用是轉譯蛋白質(事實正是如此),那麼無疑它最具研究價值。問題是研究DNA極其困難,得到一個排列順序需要漫長的時間。到了20世紀70年代中期,沃爾特·吉爾伯特和弗雷德·桑格發明了快速獲取DNA順序的方法,並因此分享了1977年的諾貝爾化學獎。正是他們的研究成果,引發了一直持續到今天的生物學革命。2000年,人類基因圖譜草圖的完成,標誌著這場革命達到了頂峰。DNA研究完全改變了生物學的固有觀念,我們可以想象,它對人類學產生的影響有多麼深遠。

擁擠的花園(1)

到了20世紀80年代,應用分子生物學的新方法,我們對自身有了新的瞭解,這是一個關於人群的多樣性的理論。它透過分子排列順序來推測進化的時間,探求基因如何回答那個古老的問題——我們從哪裡來。現在,這個領域需要的,是一個“膽大妄為”的新思路,也許再加上一點好運氣。20世紀80年代早期,在加利福尼亞的舊金山海灣,這兩點全部變成了現實。

加利福尼亞大學伯克利分校的艾倫·威爾遜是澳大利亞生化學家,他應用分子生物學研究人類進化。當時,分子生物學已經成為生物學的一個新分支,以研究DNA和蛋白質為主。使用朱克坎德和鮑林的方法,他帶領他的學生們用分子技術推測人類何時與猿類分離,他們還研究在適應環境的蛋白質產生的過程中,自然選擇發揮了什麼樣的作用。威爾遜是一個具有創新精神的思想家,而分子生物技術的研究成果,為他的思想提供了更廣闊的世界。

在研究DNA序列時,分子生物學家們所面臨的一個問題,是資訊自我複製的功能。在我們的每一個細胞中,在基因組中,轉譯蛋白質的DNA,還有大多數目前我們尚不知其功能的DNA,它們全部具有兩個“版本”。DNA存在於整齊、線狀的我們稱之為染色體的組織中,染色體有23對,它們存在於細胞核內。基因組的一個主要的奇異功能是“區室化”,就像計算機建立資料夾一樣,一個資料夾中包含一個資料夾再包含一個。人類的基因組中約有30億個核苷,我們需要找到一種直接有效的方法來破譯它們所攜帶的資訊。正是這些資訊,決定了為什麼我們會有染色體,而且,它們和細胞核裡的其他組織全都不同。

為什麼每個染色體都有兩個“版本”?原因更加複雜,它與性別產生有關。一個精子使一個卵子受精,其主要變化過程,是父親基因組的一部分和母親基因組的一部分以50∶50的比率相結合,形成新生命的基因組。用生物學的語言可以這樣說:性別產生的一個原因,是每一代都形成新的基因組。重組產生的基因組,含有父親和母親各50%的成分,而父方和母方又從他們各自的父母雙方那裡各繼承了50%的基因組。之所以能夠發生基因重組,是因為染色體的線狀結構,相對來說,這一結構使兩對染色體易於從中間斷開,與其他的重新組合,形成新的染色體。將父母雙方的DNA重組,從進化的角度而言,它是一件“好事”,因為每一代都會產生多樣化,確保如果環境發生變化,每一代人都有足夠的能力做出反應。

但且慢,也許有人會問,為什麼這些經打斷、再聯結的基因組與先已存在的基因組不同呢?難道它們不是複製而來的嗎?原因非常簡單,因為它們之間完全不是彼此複製,在許多點位上都相互區別。這就像一臺詭異的影印機,它們不斷複製被複制過的資訊,每一次複製都會產生少量無規則的錯誤,而每一次“錯誤”都會傳遞給“下一張”。這些“錯誤”正是前面我們提到的變異,而每一對染色體之間的區別便是我們所稱的多型性。在染色體中,大約每1000個核苷會出現一個多型性,它們使染色體彼此區別。因此,當重組發生後,新的染色體與父母雙方的型別都不相同。

重組的革命性作用,打破了一片DNA上彼此相聯的一系列多型性。同樣,從進化的角度來說,這一多樣性生產機器是件好事,但是,對於解讀人類基因組這部歷史書的分子生物學家來說,他們的工作卻因此變得異常艱辛。由於重組,染色體上的多型性各自獨立地發生變化。隨著時間流逝,重組一次又一次地發生,成千上萬代之後,我們共同祖先染色體中的多型性圖譜已經完全消失了,後代的基因圖譜經過反覆地“洗牌”,再不可能找到最早的基因圖譜。這為研究進化帶來很大的困難,因為如果我們對祖先的基因圖譜無從說起,我們

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