“本是同根生”—— 曹植曹植的這句詩(shī),可以作為這個(gè)問(wèn)題的簡(jiǎn)要回答大地之子是什么動(dòng)物。
圖示:美國基因測序公司23andme的宣傳畫(huà)。
這上面說(shuō),人類(lèi)與不同生命形式間的基因相似性達到多少百分比。
從左至右分別是:
1、蒲公英(泛指植物 18%)
2、酵母菌(代表單細胞的真核生物 26%)
3、果蠅(代表昆蟲(chóng) 44%)
4、老鼠(代表哺乳動(dòng)物 92%)
5、黑猩猩(可作為靈長(cháng)類(lèi)的代表 98%)
為什么這些生命形式和人擁有如此多的相似?
按照達爾文的自然選擇進(jìn)化論的核心觀(guān)念,是因為人和其它動(dòng)物擁有共同祖先,有共同的祖先就會(huì )擁有一些(注意是一些不是全部)共同的遺產(chǎn),這些遺產(chǎn)體現在各個(gè)方面,當然也包括基因,畢竟基因才是構造人類(lèi)和其它動(dòng)物身體的藍圖,我們和它們都從共同祖先那里繼承了如何構造自己身體的一份藍圖,然后在這份藍圖的基礎上,修修改改增增減減,最終制造出適合自己生存環(huán)境所需的身體。
圖示:人類(lèi)基因組計劃
但不是所有基因都可以隨意修改,也不是所有基因都可以減去不要,因此人類(lèi)和別的動(dòng)物擁有一些相似甚至幾乎相同的基因,也就不那么讓人感到驚訝。或者,換句話(huà)說(shuō),只要掌握一些前置的知識,就可以推理出來(lái)人類(lèi)和其它動(dòng)物必然擁有一些相似甚至相同的基因。
但要想知道原因和證據,則需要有耐心多做下功課和了解。
比較解剖學(xué)證據:“人之所以異于禽獸者幾希” —— 離婁下·第十九章我國先賢孟子很早就發(fā)出了這個(gè)著(zhù)名的感嘆。雖然,孟子是從道德從人性的角度出發(fā),而不是從解剖學(xué)的角度出發(fā),但奇妙地是兩者殊途同歸。
生物學(xué)&醫學(xué)越是研究人體,就越是發(fā)現人和生命世界之間的統一性。
從宏觀(guān)的解剖學(xué)、組織學(xué)、胚胎發(fā)育學(xué),到微觀(guān)的細胞學(xué)以及超微觀(guān)的基因和蛋白質(zhì)分子層次上,都可以發(fā)現人類(lèi)和其它動(dòng)物乃至整個(gè)生命世界都聯(lián)系在一起,我們是地球生命系統的杰作,是當之無(wú)愧的大地之子。而整個(gè)地球生命系統,越是往微觀(guān)的方向走,就越是統一,是因為生命系統本身同出一源,現存的所有生命形式,都是同門(mén)師兄弟,都繼承了共同祖先的許多遺產(chǎn),在此基礎上修修改改增增減減,最終形成了這“萬(wàn)類(lèi)霜天競自由”生機勃勃的大千世界。
讓我們看看比較解剖學(xué)吧:人和動(dòng)物
圖示:西方歷史上有段悄悄解剖死人尸體的黑暗歷史,但這些研究是醫學(xué)進(jìn)步的必須
早在古羅馬時(shí)代,西方有個(gè)醫生叫克勞迪亞斯-蓋倫(Claudius Galenus),在宗教不允許解剖人的禁令之下,他別出蹊徑,通過(guò)解剖他認為與人很相似的動(dòng)物——各種猩猩,來(lái)間接研究人類(lèi)身體的奧秘。由此寫(xiě)成的解剖學(xué)一書(shū)在西方流傳了上千年的時(shí)間,直到宗教禁令開(kāi)始慢慢放松,新一代的人類(lèi)解剖學(xué)家迅速崛起,突破了蓋倫的成就。畢竟人和猩猩雖然相似但畢竟不同。但蓋倫的這種做法,算是在無(wú)意中開(kāi)啟了人類(lèi)和其他動(dòng)物的比較解剖學(xué)研究。
在解剖學(xué)慢慢解禁的歲月里,西方的醫生們都不僅僅解剖人體,他們還解剖動(dòng)物。直到現在,醫學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中,也不僅僅解剖人體。一來(lái)沒(méi)有那么多供解剖的人體,二來(lái)解剖別的動(dòng)物也是練手。
研究的結果也淺顯易懂,那就是人類(lèi)和許多動(dòng)物的確有太多相似之處,比如都有心肝脾肺腎,而且造型和功能也基本相似,心臟都用來(lái)泵血,腎臟都用來(lái)過(guò)濾血液排除毒素。除了這些臟器外,在看似差異很大的骨骼系統上,比較解剖學(xué)家也發(fā)現,人體和其它哺乳動(dòng)物在結構上其實(shí)高度相似,只是在細節上做了一些變型微調。
圖示:人的上肢和三種差異極大哺乳動(dòng)物的前肢的對比,分別是貓、鯨和蝙蝠。
基因看不見(jiàn)摸不著(zhù),但如上肢和手這樣的東西則直觀(guān)可見(jiàn)。
人的手是值得我們驕傲和珍惜的一個(gè)偉大創(chuàng )造,它擁有無(wú)以倫比地靈活性,是人之為人的關(guān)鍵,沒(méi)有這雙靈巧的手,我們還能成為一種智慧生物嗎?或許還能,比如海豚據說(shuō)就很聰明,可是沒(méi)有靈巧的手恐怕就沒(méi)法發(fā)展出技術(shù)文明來(lái),而我們正是靠發(fā)明創(chuàng )造才一步一步實(shí)現了屌絲逆襲之路,從一種普通的靈長(cháng)類(lèi)哺乳動(dòng)物,變成了地球霸主,只不過(guò)地球沒(méi)有給我們準備白富美和高富帥供我們迎娶。
但如果仔細對比人手解剖學(xué)結構,與其它哺乳動(dòng)物上肢的解剖學(xué)結構,就能發(fā)現一件事,人手的基本結構形式頭與許多哺乳動(dòng)物的上肢差不多是一樣的,而形成這些結構的骨頭也頗有相似之處,可以看成是不同的動(dòng)物,在形成上肢時(shí)經(jīng)歷了不同的變形過(guò)程,最終得到了表面上看起來(lái)差異極大的成品。當然也有些動(dòng)物發(fā)生了特化,比如馬牛羊等等,它們的四肢發(fā)展成了獨特的蹄,但如果觀(guān)察它們的胚胎時(shí)期,依然能找到相應的形狀和結構。結構上的相似性一目了然,只是各有不同程度的變形,比如變長(cháng)變短,變粗變細的差別,當然還有骨骼相互連接的角度也發(fā)生了變化。
如果我們進(jìn)一步擴大比較的范圍,將非哺乳動(dòng)物也納入其中,比如烏龜、青蛙和鳥(niǎo)兒。
圖示:人類(lèi)上肢和其它動(dòng)物前肢或翅膀的比較解剖學(xué)研究
上述兩張圖片中用同樣的顏色表示繼承自共同祖先的骨頭,以及各個(gè)大類(lèi)動(dòng)物的不同之處。仔細看,青蛙和鳥(niǎo)兒缺乏黃色部分的骨頭,這部分骨頭對于人類(lèi)來(lái)說(shuō)是用來(lái)形成手腕所用的,手腕賦予我們的手極大的靈活性,因為在我們的語(yǔ)言中甚至用“這個(gè)人很有手腕”來(lái)代表這個(gè)人陰險奸詐。而青蛙和鳥(niǎo)兒可以說(shuō)是沒(méi)有手腕的動(dòng)物。
什么是基因
圖示:如何折一個(gè)紙飛機
按照上圖中的指令,你就能折出一個(gè)特定的紙飛機,這套指令可以被稱(chēng)為紙飛機指令。如果一萬(wàn)個(gè)人學(xué)會(huì )了這個(gè)方法,那么就相當于紙飛機基因有了一萬(wàn)份復制品。但這些人記性不是100%的精確,因此每個(gè)人折出的紙飛機都有輕微的差異。如果這些人必須折一個(gè)紙飛機,并且參加紙飛機大賽。大賽的獎勵是允許將如何折紙飛機的方法傳授給新一代,懲罰則是禁止傳授。
如果大賽獎勵那些飛得最遠的紙飛機,懲罰那些飛得最近的紙飛機;獎勵那些飛得最高的紙飛機,懲罰那些飛得最矮的紙飛機;獎勵那些滯空時(shí)間最長(cháng)的紙飛機,懲罰那些滯空時(shí)間最短的紙飛機;如此等等..... 如此一代又一代,那么本來(lái)源于同一個(gè)樣版的折紙飛機的指令就會(huì )慢慢發(fā)生變異。但只要我們耐心分析這些指令,我們依然能發(fā)現它們來(lái)自同一個(gè)祖先指令,因為所有改變可能都很細微,僅僅是幾個(gè)字的差異,就能讓紙飛機擁有不一樣的優(yōu)勢。
這個(gè)如何折紙飛機的指令,就是基因,注意紙飛機本身不是基因,如何折一個(gè)紙飛機的這套指令才是基因。同樣的我們的身體本身不是基因,但如何建造一個(gè)人體的全套指令,就構成了人類(lèi)基因組。
圖示:人和基因
人不是由基因組成的,而是由肉組成的,可分為九大系統、七十九種器官、四大類(lèi)組織、約120萬(wàn)億個(gè)細胞組成。那么基因在哪里呢?
基因隱藏在細胞中,它們的物質(zhì)載體是核酸。最常用的語(yǔ)言則是五種堿基,ACGT/U,這五種堿基就是書(shū)寫(xiě)世間所有生命指令的字母,通過(guò)組合這些字母,就能形成不同的指令,命令一個(gè)細胞生長(cháng)分裂繁殖,甚至死亡。
神奇的HOX基因家族
圖示:果蠅和人類(lèi)的HOX基因家族對比,注意基因的顏色和身體各節段的顏色
HOX基因家族是控制動(dòng)物的身體如何分段的最古老基因,它最初是在果蠅的胚胎發(fā)育過(guò)程中被找到的一系列基因,它們整齊地排列在果蠅的核酸上,其排列順序就是果蠅身體各個(gè)體段發(fā)育時(shí)被使用的基因!這簡(jiǎn)直是太神奇了。當然這樣神奇的事情很少發(fā)生,一般來(lái)說(shuō)基因在核酸中的分布是比較混亂無(wú)序的,并沒(méi)有被排列得整整齊齊。但HOX系列基因是個(gè)顯著(zhù)的例外。
胚胎發(fā)育生物學(xué)家發(fā)現,HOX基因家族遠不止出現在果蠅身上,它實(shí)際上存在幾乎所有動(dòng)物的遺傳藍圖中,只是稍有變化,但卻起著(zhù)幾乎一樣的功能,連排列順序都沒(méi)有發(fā)生變化。只不過(guò)在果蠅那兒只有一套HOX系列基因,但動(dòng)物進(jìn)化到脊椎動(dòng)物階段時(shí),所有的脊椎動(dòng)物都擁有四套HOX系列基因,分布在四條不同的染色體上,彼此略有差異。
這只能說(shuō)明一件事,那就是HOX基因家族,是非常遠古的遺產(chǎn),由于它非常重要,因此在現存的所有身體分為不同節段的動(dòng)物體內都依然保留了它們,雖然這些生物的最終身體結構依然天差地遠,但最上游的控制基因并沒(méi)有發(fā)生太大變化。
有些胚胎發(fā)育生物學(xué)家將HOX基因家族稱(chēng)為身體節段發(fā)育的 開(kāi)關(guān)基因,就像電燈的開(kāi)關(guān),至于電燈到底是白熾燈、節能燈、LED燈,以及電燈到底是什么顏色,那得看具體是哪一種動(dòng)物,但電燈開(kāi)關(guān)本身相當古老,并且在這些動(dòng)物中代代相傳。
希望,我已經(jīng)解釋清楚了這個(gè)問(wèn)題:
科學(xué)家發(fā)現動(dòng)物也有人類(lèi)基因,這是為什么呢?
不是動(dòng)物擁有人類(lèi)的基因,而是人類(lèi)和動(dòng)物共同擁有一些老祖宗的遺產(chǎn)。
人類(lèi)和其它動(dòng)物生命的統一性在醫學(xué)中非常有用正是在生命統一性的基礎上,現代醫學(xué)才會(huì )用動(dòng)物實(shí)驗來(lái)研究人類(lèi)的健康和疾病,最終將這些知識或者發(fā)明的新藥物,用到人類(lèi)患者上,治療人類(lèi)的疾病。如果人類(lèi)和動(dòng)物沒(méi)有內在的相似性,那么這些醫學(xué)動(dòng)物實(shí)驗將變得毫無(wú)意義。當然,相似性只是相似性,并不相同。因此,一種藥能治療老鼠的疾病,不代表就能同樣治療人類(lèi)的疾病。當然,最好的實(shí)驗動(dòng)物是和人類(lèi)親緣關(guān)系最近的動(dòng)物,比如靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物。但多數情況下,靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物要么受到保護,要么非常昂貴,因此使用得不多。
圖示:中國科學(xué)家克隆猴子成功,為未來(lái)研究精神類(lèi)藥物,提供了基礎。
雖然,小白鼠或大白鼠是醫學(xué)實(shí)驗中最常用的實(shí)驗動(dòng)物,但如果我們想要研究的是人類(lèi)大腦,想要治療的是人類(lèi)大腦相關(guān)的疾病,那么猴子肯定比老鼠要更適合得多。從基因相似性的角度上看,猴子與人類(lèi)的基因相似度為
進(jìn)化是一個(gè)事實(shí)。最后多說(shuō)兩句,談?wù)撨@個(gè)問(wèn)題,必然涉及到許多人不認同的生物進(jìn)化論,不論人和動(dòng)物在各個(gè)層面多么相似,反對人類(lèi)從其它動(dòng)物進(jìn)化而來(lái)的人,都拒絕接受這些事實(shí)。他們比天主教的紅衣主教和教皇還要固執,至少天主教已經(jīng)從人類(lèi)的肉體上退卻,承認人類(lèi)的肉體源于生命的進(jìn)化過(guò)程,他們只是強調人類(lèi)的靈魂還是由上帝創(chuàng )造,并且人類(lèi)肉體的進(jìn)化本身也源于上帝的意志。
進(jìn)化是一個(gè)事實(shí),達爾文的進(jìn)化論本身只是對這個(gè)事實(shí)的解釋?zhuān)@個(gè)解釋本身經(jīng)歷百年演變和分子生物學(xué)結合在一起,在細節上已經(jīng)發(fā)生了許多改變,除了核心思想依然存在。在歷史上曾經(jīng)也有有一些其他的對進(jìn)化的解釋?zhuān)鼈兘y統都存在各種嚴重缺陷,最終被歷史淘汰出局。
比如,早在達爾文提出基于自然選擇的進(jìn)化論之前就有另一個(gè)著(zhù)名的生物學(xué)家拉馬克提出過(guò)用進(jìn)廢退的生物進(jìn)化論(這種觀(guān)點(diǎn)其實(shí)在大眾中更加流行,許多相信進(jìn)化論的人,相信的是拉馬克進(jìn)化論,而不是達爾文的自然選擇進(jìn)化論),但在科學(xué)上用進(jìn)廢退進(jìn)化論失敗了,而自然選擇進(jìn)化論成功了,得到保留,并被后續的生物學(xué)家繼續完善。
但在許多反對進(jìn)化論人心中,將達爾文的進(jìn)化論和生物進(jìn)化這個(gè)事實(shí)完全混淆了,他們認為只要推翻進(jìn)化論就等于推翻了生物進(jìn)化的事實(shí)。這種想法類(lèi)似于只要否定了牛頓的萬(wàn)有引力理論,我們就可以上天了,蘋(píng)果就不會(huì )往下落,而是往天上飛了一樣。
在地球上,蘋(píng)果往下落是事實(shí),萬(wàn)有引力僅僅是解釋這個(gè)事實(shí)的一個(gè)科學(xué)理論,它在科學(xué)上已經(jīng)被愛(ài)因斯坦的廣義相對論所代替,但蘋(píng)果依然往下落。
在地球上,人類(lèi)的祖先不是人類(lèi),猴子的祖先也不是猴子,鳥(niǎo)兒的祖先不是鳥(niǎo)兒,青蛙的祖先不是青蛙,魚(yú)的祖先也不是魚(yú)等等是一個(gè)事實(shí),所有這些動(dòng)物能出現在現今的地球生態(tài)系統之中,都源于一個(gè)被稱(chēng)為生物進(jìn)化的過(guò)程。而達爾文的自然選擇進(jìn)化論,則是解釋這些事實(shí)何以發(fā)生的一個(gè)科學(xué)理論。
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