科技之谜：狒狒和猫演绎另类亲子鉴定
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实习生 王婷婷
一组原本属于细菌的基因怎么会在贾第鞭毛虫体内安下身来？为什么狒狒和猫有着一段相同的基因？物种间基因的横向转移如何解释？
格兰斯贝说：“那个‘猫被创造出来是为了吃老鼠，老鼠被创造出来是为了给猫吃，而整个自然界被创造出来是为了证明造物主的智慧’的看法将因为达尔文而被我们永远抛弃。”这铿锵的言论今天仍然掷地有声，昭示着达尔文主义在生物进化史上的地位。
1859年发表的《物种起源》提出了人类科学史上最重要的一个理论———进化论。根据达尔文的学说，生命是通过自然选择演化的，最适合生存的遗传特征得到保存并发展。随着生命进化，有机体就像一棵不断分叉的树一样演化———它们沿着大树不同的树杈，继承着来自自己先辈的遗传特征。但是加拿大学者近期研究发现，一种被称为贾第鞭毛虫的单细胞真核生物却具有和细菌相同的基因，这两种位于进化树上不同位置、进化关系极远的生物，它们之间的相同基因从何而来，生命进化中是否也有“拿来主义”？带着这些未解的谜题，笔者走访了中国科学院动物研究所的张德兴研究员。
基因转移确有其事
张德兴研究员解释说，在一个物种中发现了其它物种的基因，表明并非所有的基因都是由祖先那里一代代遗传下来，基因也可以从别处得到，这种现象被称作基因的横向转移，或水平转移。张教授介绍，学术界很早就认识到基因横向转移的问题，但是这样的例子比较少，贾第鞭毛虫的研究为基因横向转移的理论增添了一个新的例证，在学术上是很有意义的，所以也备受关注。
除了细菌等原核生物，基因转移的现象在比较高级的真核生物中也曾被发现。专家介绍，黑腹果蝇是遗传实验中一种常用的模型动物，这种黑腹果蝇体内存在一种被称为P因子的遗传物质，但是这种因子在与它近缘的数百个果蝇种中却没有发现。P因子是从哪里来的，引起科学家们的关注。研究发现，黑腹果蝇体内的P因子，在与其关系较远的一些果蝇种中也普遍存在。张教授指出，相同的基因在近缘的物种中没有，而在较远的物种（如南美果蝇）中存在，这就很自然地使人联想到这种因子是不是从别处横向转移来的。随后科学家们发现，一种与果蝇完全不同的物种———肛历螨可携带这种P因子；这是一种半寄生性的螨，它取食果蝇及其卵，经常与果蝇伴生。通过对这种螨的生态、行为等生物学习性及其地理分布情况的分析，科学家们推测这种P因子可能是以螨虫为载体从南美果蝇横向转移到黑腹果蝇的。有关学者指出，P因子通过螨转移到果蝇，必须同时满足几个发生概率极低的苛刻条件：首先，两种果蝇的卵要产在一起；其次，螨进行P因子的转移时，黑腹果蝇的卵必须处在某一特定的发育时期；再者，卵被螨刺吸后必须损伤较小，因而能够正常存活；最后，螨对卵刺吸的时候必须完成基因传递，而且果蝇卵还要接受完整的基因，使其能在果蝇体内复制。这些条件无论哪个在自然界中都相对罕见，因此同时发生的机会更低。
在哺乳动物中，科学家们也发现了类似的现象。10多年前进行的一项研究发现，在家猫及其近缘种中存在一种在灵长类动物（如猩猩和狒狒等）中普遍存在的一个基因，但在狮子、豹子等其它猫科动物以及其它食肉动物中都没有这种基因。为什么在猫身体内有着一个和猴子非常近的基因，最令人信服的解释就是基因的横向转移。随后的研究发现，狒狒的这个基因与猫的关系最近，研究人员基本上是认定这些共同的基因是由狒狒“转移”给猫的。结合生物地理学研究，研究人员推测这个事件大概发生在500万到1000万年前。
专家指出，目前基因转移是被学术界普遍承认的一个现象，但是物种间的基因转移因为发生的几率低，目前还难以进行深入的研究。张教授特别指出，研究细菌与贾第鞭毛虫间的基因转移现象是十分有意义的，这些现象是物种进化过程中很重要的特例；但是这些现象及理论不足以对达尔文的生物进化论提出质疑，目前的研究结果只是在某些方面使进化理论的细节更加完整。专家指出，目前国内外都在筹备“生命之树”计划，希望通过几代科学家的努力，把地球上主要物种间的进化关系搞清楚，尽管现在没有系统地操作，但是很多科学家已经分头在各自的研究领域做了许多工作，其结果进一步证明基因的竖向传递是主流。
转移机制还不明确
生物进化中基因竖向传递的主流地位毫无疑问，但是不同物种间基因横向转移的机制还是个未解之谜。专家指出，由于基因横向转移发生的机会很小，研究其转移机制目前还主要局限于根据现有的理论进行推测。贾第鞭毛虫的研究成果为进一步研究提供了一个非常典型的例子。据推测，基因横向转移最有可能的途径是通过病毒、转座子作为载体，在真核生物中反转录病毒和逆转录转座子可能起了重要作用。转座子是一种可以移动跳跃的基因，张教授举例解释说，如果人基因组上的一个转座子被激活，在转座移动时，除了它自身的基因外，还会携带一段人的基因。当它通过一定的途径转移到猴子的基因组时，就会把这段基因整合到猴子的基因组中。在大多数的情况下，这些来自人的基因或DNA片断在猴子体内是没有活性的，但是偶尔经过突变或其它情况，基因会获得活性，在这种情况下，人的基因就会在猴子的体内保留下来。
专家指出，进一步研究基因横向转移机制在分子进化上是很有意义的。当基因横向转移涉及到把一种生物所特有的基因转移到另一种生物时，它对于该生物的适应性进化有非常重要的意义。张教授解释，贾第鞭毛虫作为单细胞真核生物是不可能在一种缺氧的条件下中生存的，但是它从别处获得了特殊基因，使它可以在缺氧环境中生存，对它来说获得这个基因是在特定环境下生存的关键。再者，专家指出这项研究对转基因作物生态风险的评估也有重要意义。
达尔文的理论指出，通过自然选择，生物最适合生存的遗传特征得到保存并发展。张教授指出，在自然界中为什么有一些物种灭绝，而另一些则逐渐发展庞大，就是因为发生了一些变异，这些变异在发生的时候命运可能都一样，但由于生态环境条件的变化，其中的一种或几种特别能够适应环境，这样就会以更大的竞争力生存下来，即所谓自然选择。物种间的基因转移也可以在这样的框架下进行理解。科学家们大胆提出假设，基因的横向转移现象也许是常见的，之所以难于被发现，可能是因为许多转移了的基因或DNA片断在新的物种中没有什么功能，因而很容易发生和积累变异，失去原来的特征；只有对生存十分有意义的，基因横向转移才容易被人们发现。
学术争论仍在继续
进化论提出已经有一百多年，但是仍有许多生命现象不能解释，现在学术界交锋的热点在于自然选择是不是唯一的进化机制。专家指出，达尔文理论只是一种进化学说，观点体现在自然选择的作用———认为自然选择让物种不断的进化。现在学术界的观点趋向于自然选择只是进化的机制之一。
20世纪60年代，日本科学家木村资生提出了著名的“中性理论”。核心就是生物种群中大部分分子突变在自然选择的意义上都是中性或近中性的，因而自然选择对这些突变并不起到筛选的作用。美国古生物学家艾尔德里奇和古尔德在上世纪70年代提出了生物进化的间断平衡学说。他们认为，生物进化的历史并不是一部大张旗鼓的变化历史，而是处于相对的稳定平衡的状态，这种平衡状态偶尔受到迅速发生的新物种形成事件干扰，新物种形成后生物进化又重新进入另一种平衡状态。
不同的理论在进化研究的阵营内引起了激烈的争论，但是这些理论是相互补充，而并非是针锋相对的。各种理论对于进化生物学都有着重要的意义，但是生物进化中还有一些深层次的问题没有得到根本的解决。著名进化生物学家杜布赞斯基曾说，生物学中的任何现象离开进化都没有意义。张教授指出，目前是进化生物学最兴盛的时期，借助基因组数据，允许真正对生物进化进行全方位的研究，我国应加强对这门学科的重视。
人类进化病毒“作祟”
人类探索的脚步好似随着春天的到来越走越快，一个个关于进化和基因的研究成果近期新鲜出炉。3月25日美国的一个研究小组首先掷出“重磅炸弹”，他们宣布已经发现了猿类祖先向最早的原始人进化时的第一次基因突变。这个由儿童医院的生物学家和外科整容医生进行的“跨专业”研究得出结论：基因突变使人类的颚骨变的更小和更脆弱，这一变化使大脑的进一步发育和生长成为可能。这一研究掀起了科学界关于人类起源的一场激烈辩论。
一波未平一波又起，当争论还在如火如荼地进行的时候，俄罗斯科学家们又火上添油，提出了另一令人乍舌的假设。他们认为，远古时代生命力极强的各种病毒直接参与了猿向人的转变过程，是病毒改变了人进化过程中基因之间的关系、分布和消耗时间。研究者假设，在几百万年前，人类的祖先受各种病毒的袭击后，最具有生命力的病毒基因便留在了人的基因中，久而久之，这些极具生命力的病毒直接影响了从猿到人的转变过程。
正当生物学家们为猿和人纠缠不清时，人与鸟类在基因上的联系则吸引了另一些研究者的注意力。德、美两国科学家研究发现，一个名为“FOXP2”的基因对人类和鸟类掌握发声能力至关重要。鸟体内的FOXP2基因虽然不具备人类所有的特定序列片断，但总体构成与人非常接近，科学家认为，正是一些细小的差别帮助人类在进化过程中最终获得了独特的语言能力。
生命进化成不同物种经历了极其漫长的时间，然而短短几年内，你的宠物就能和你“越长越像”，这是不是让人不可思议。美国科学家的一项最新研究显示，那句古老的谚语“狗如其主”可能是正确的。但是研究者现在还没找出造成这种相似的原因，不过需要承认，有些狗确实与主人具有非常明显的相似的地方，比如一张照片上是一个看起来傻呼呼的家伙，头发乱蓬蓬地微笑着，而一条金毛猎犬也带着傻呼呼的笑容，大家一眼就能看出来他们是一家子。科学家还发现了狗与主人之间会产生“共鸣”的原因，“狗与主人确实能产生共鸣，这和选择配偶一样，人们总是愿意选择志同道合者。”
长期生活在一起的人们之间总会有一些共同点，德国的研究者最近发现美国人的共同特点就是在变矮。英国《观察家报》4日报道，有研究表明，美国人在变矮，而大西洋彼岸欧洲人的身高则在持续增长。专家们把美国人变矮的原因归结于过多食用“垃圾食品”。研究者说，欧洲大多数国家都为绝大多数公民提供了医疗服务和足够的营养，孩子们不会因没钱治病而影响身体健康，同时也不会遇到营养不良的问题。而美国却不同，美国有800万失业者，4000万人没有健康保险，3500万人生活在贫困线以下，这些生活在贫困线以下的人主要靠吃“垃圾食品”过活。
