历史

第二章 非洲人和她的后代(1/2)

    将科学仅仅看作是现代神话,这常常被认为是聪明的说法。

    犹太人有他们的亚当和夏娃,苏美尔人有他们的马尔杜克(Marduk)和吉尔伽美什(Gilgamesh),希腊人有他们的宙斯(Zeus)和奥林匹斯山诸神(Olympians),古斯堪的纳维亚人有他们的忠烈祠。所谓进化,某些时髦人说,不过是古代诸神和史诗英雄的现代表达法,既不好、也不坏,既不更真实,也不更虚假。有一种流行的沙龙哲学,叫做“文化相对论”,它以其极端的方式坚持认为,科学并不比部落神话更接近真理:科学只不过是我们现代西方部落偏爱的神话而已。有一次,我被一位人类学家同事激怒,我直率地表达了以下观点:假设有一个部落,那里的人都相信月亮是一只旧葫芦,被人抛上天去,挂在比树梢高不了多少的地方,难道你果真认为,我们的科学真理——月亮距我们大约38万公里,它的直径是地球的四分之一——不比部落的神话更正确些?“是的,”这位人类学家说,“我们所受的文化教育以科学方式去看待世界,而他们所受的文化教育以另一种方式看待世界。两种方式谈不上谁对谁错。”如果把一名文化相对主义者放到千米高空,你就能看到一个伪君子了。飞机是根据科学原理建造出来的。飞机可以飞上蓝天,把你从空中送到你想去的地方。根据神话传说所载建造的飞行器则不行。比如,模拟货物崇拜者的说法制造的飞船,或是像伊卡罗斯(Icarus)那样用蜡粘上一对翅膀,是飞不上天的*。假设你乘飞机去参加一个人类学家或文学评论家的国际会议,你之所以能抵达目的地,之所以不会中途坠落,是由于许多受过科学教育的工程师们做出了正确的设计;西方科学家,根据月亮在约40万公里外的轨道上绕地球运行,利用西方设计的计算机和火箭,已经成功地将人送上了月球表面。部落科学家认为月亮只不过是在树梢之上,却永远只能在睡梦里摸到它。

    我在公开场合作报告的时候,总有听众明确地提出一些与那位人类学家同事同样思路的事情,而且常常能得到一些人点头赞同,引起一阵低声议论。毫无疑问,点头的人感觉良好,心胸宽大,没有种族歧视。一个更可信、更能引人赞同的说法是:“从根本上说,你对进化论的信任成了信仰,所以,你一点不比相信有伊甸园的人好。”每一个部落都有关于自身起源的神话传说,这是他们的关于宇宙、生命和人类的故事。在我们现代社会里,至少在受过教育的阶层中存在一种观点,认为科学确实提供了与此相应的东西。科学甚至可能被描写成一种宗教。我曾经摘要公布过一宗案例,把科学列为宗教教育班的适用科目(在英国,学校的教学大纲把宗教教育列为必修课,这与美国不同。在美国,为避免冒犯各种各样互不相容的信仰中的任何一种,禁止学校将宗教教育列为必修课)。科学与宗教都自称能回答关于人类起源、生命本质,以及宇宙等深刻问题。但是,它们的相似之处也就到此为止了。科学信念有证据,并且能得出答案。神话传说和宗教信仰却没有证据,也得不出答案。

    在所有有关人类起源的神话传说中,犹太人关于伊甸园的故事对我们的文化影响最大,以至它的名字被用来给一个有关我们祖先的重要科学理论命名——“非洲夏娃”理论。我把本章献给非洲夏娃,部分原因是因为它使我能进一步发挥“DNA之河”这一比喻;同时,也因为我想让她作为一种科学假说,与传说中伊甸园的女家长形成对比。如果我能成功,你就会发现事实比神话更有趣味,也许甚至更富诗意、更能感人。我们从纯理论开始演练,其中的关系很快就会清楚。

    你有父母2人,祖父母4人,曾祖父母8人等等。每上溯一代,你的祖先数目就多1倍。上溯g代,那么祖先的数目就是2的g次方,即2g。只是,不等我们离开座椅,我们很快就会发现,这是不可能的。为了说服我们自己明白这一点,我们必须走一小段回头路,比方说,追溯到耶稣的时代,那是大约整整2000年前。如果我们做一个保守的假设:每100年产生4代人(也就是说人们平均在25岁时生育下一代),那么2000年共有80代人。实际的数字可能更大(因为直至今日,许多妇女在非常年轻时就开始生育了),但这只是假设性的推算,不必考虑得这么细。2自乘80次是一个巨大的数字:1后面跟24个0,即1亿亿亿。就是说,你有1亿亿亿个与耶稣同时代的祖先,我也有那么多祖先!但是,在那个时代,全世界的总人口仅仅是我们刚算出的祖先人数的一个可以忽略不计的零头而已。

    显然,我们在某个地方出了差错。但是,错在哪儿呢?我们的计算正确无误。错就错在假设每上溯一代祖先数目增加一倍上。事实上,我们忘记了表亲之间的通婚。我原来假设,我们每个人都有8位曾祖。但是嫡表兄妹婚配所生的孩子,只有6位曾祖。这是因为,就嫡表兄妹而言,一人的祖父母是另一人的外祖父母,而这共同的祖父母(外祖父母)就是他们孩子的曾祖父母兼外曾祖父母。

    你也许会问:“那又怎样呢?”人们偶有表亲联姻的情况,达尔文的妻子埃玛·伟奇伍德(Emma

    Wedgwood),就是达尔文的嫡表妹,但这种情况肯定不刽良多,不至于造成很大差异吧?不,它会的。因为我们所说的表亲之间通婚,还包括三代、五代、十六代以至更远的远亲之间的通婚。如果你把表亲关系算得那么遥远,每一个婚姻就都成为表亲之间的婚姻了。有时,你会听到有人夸口说自己是女王的远亲,这是在自我吹嘘。因为,追根究底,通过多得难以追溯的途径,我们大家都是女王的远亲,也是其他每一个人的远亲。皇族和贵族唯一与众不同的是:他们的家系可以明确地追溯上去。正如十四世霍姆伯爵(Earl

    of Home)在回答政敌针对他的头衔所作的嘲讽时说:“我猜,威尔逊先生,您碰巧会想到,自己是十四世威尔逊。”综上所述,我们互相之间的亲属关系要比我们通常所意识到的近得多,我们祖先的实际人数比我们通过简单计算得到的数字要少得多。一次,为了使一个女学生按照这一思路推理,我要她估猜,她和我两人最近的共同祖先生活在多久以前?她盯着我的脸,毫不犹豫地用缓慢的土音答道:“在类人猿时代。”出于直觉的迅速反应,可以原谅,却百分之百地错了。它意味着分隔的时间数以百万年计。实际上,她和我最近的共同祖先,很可能就生活在二三百年之内,在威廉一世(1066~1087)之后很久。而且,我们之间肯定具有多重亲属关系。

    导致我们错误地多算祖先人数的那个世系模式,是一棵不断分杈,从分杈上再分杈的树。将它调过头来,是一棵同样错误的子系模式树。一个典型的人有2个子女,4个孙子孙女,8个曾孙曾孙女……,经过几个世纪之后,后裔的数目就会多到不可思议。一种远为真实的世系模式是流动的基因之河,我们已在第一章中作过介绍。在河流的两岸之间,基因有如永远滚滚而下的水流,在时间中流淌。基因纵横交错,沿时间之河而下,水流打着漩涡时分时合。

    沿着河流每隔一定距离取一桶水。桶中的一对对分子,在顺流而下的过程中曾问歇地成为伴侣,以后还会再次成为伴侣。它们过去也曾经被远远地隔离,将来还会再被远远隔离。要追寻它们接触的地点极其困难,但是我们可以确信无疑地肯定有接触——确信无疑地肯定,如果两个基因在某一点没有接触,那末,无论是向上游还是下游,沿基因之河不用走很远,它们又会再次相遇。

    你可能不知道,你就是自己丈夫的表亲。其实从统计角度看,你不必追溯到太久远的祖辈,就很可能会找到与丈夫在血统上的连接点。再换一个方向,让我们面向未来。显然,你有很好的机会与丈夫(或妻子)共有后代。然而,这里有一个更惊人的想法。下次你同一大群人在一起的时候,比方说,出席音乐会,或观看足球比赛,你看看周围的听众或观众,想想如下的假设:假设你有后代生活在遥远的将来,这个音乐会上或许就有人与你同是这些未来后代的祖先,你可能还跟他们握过手呢。一般说来,孩子的祖父母与外祖父母都知道他们是这些孩子的共同祖先。不管他们是否合得来,这一层关系必定会给他们带来亲情感。他们可能互相瞧着对方说道:“唷,我并不大喜欢他,但他的DNA混和了我的DNA,存在于我们共同的孙辈体内。可以预期,在我们死后很久,我们还会有许多共同的后代。这当然在我们之间形成了一种联系。”我的意思是,如果你有幸在遥远未来拥有后代,在音乐厅里的陌生人中,就很可能有人是你后代的共同祖先。你可以环视观众席,推测哪一位命中注定会与你共有后代,哪一位不会。不管你是谁,无论你是什么肤色,什么性别,都可能和我同是未来某人的祖先。你的DNA也许注定会与我的DNA混合在一起。敬礼!现在,假设我们乘坐时间机器回到过去的岁月,也许回到了罗马圆形剧场中的人群中,或者回到了更早的乌尔国集市上,甚至更古老的地方。环视人群,就像看待现代音乐厅的听众那样。你可以把这些已逝去很久的人分为两类,而且只有两类:一类是你的祖先,另一类不是你的祖先。这是再明显不过的,但由此我们得出了一个非凡的真理。如果时间机器能够把你带回足够久远的过去,你可以把所遇到的人分成两类:1995年存活的每一个人的祖先,或者不是1995年存活的人的祖先。决无介于两者之间的人。跨出你的时间机器,你所看到的每一个人或者是全人类的祖先,或者不是任何人的祖先。

    这是一个十分吸引人,又很容易证明的想法。你需要做的事,只是把想象中的时间机器往回开,开到甚至是荒唐可笑的久远以前,比如,3.5亿年前,那时我们的祖先还是有肺的总鳍鱼,刚从水中爬出来变成两栖动物。如果某一条鱼是我的祖先,却不是你的祖先,那将是不可思议的。如果确实如此,便意味着在从鱼到两栖动物、爬行动物、哺乳动物、灵长类、猿、原始人的进化过程中,你的世系与我的世系互相独立,也没有互相参照,而结果我们却如此相似,以至于我们可以交谈,如果我们是一男一女,还可以互为配偶。

    这些事实在你我之间是真实的,在任何两个人之间也是真实的。

    我们已经证明,只要返回到足够久远的过去,我们遇到的每一个人要么是我们所有人的祖先,要么不是我们任何人的祖先。但是多久才算是足够久远呢?很明显,我们不需要回到总鳍鱼的时代,那是归谬法,但是我们到底需要追溯到多久的过去,才能见到1995年存活着的人的共同祖先呢?这个问题难得多,是我下一步将要转入的问题之一。这个问题光拍脑袋是答不出的。我们需要真实的信息,以及来自特定事实方面的计量。

    可敬的英国遗传学家和数学家罗纳德·费希尔爵士(SirRonald

    Fisher),被认为是达尔文在20世纪最杰出的继承人和现代统计学之父。他在1930年曾经讲过这样一段话:仅仅由于地理上的和其他一些对于不同种族之间婚配的障碍……才避免了全人类在最近的1000年间逐渐拥有同一个祖先。对同一个民族的成员来说,500年前差不多都是一家了。能够保留2000年的只有不同人种间的差异,这些……也许有的确实极其久远,但这只发生于个别的群体间长期鲜有血缘混杂的情况下。

    用我们基因之河比喻的说法,费希尔实际上是利用了这样一个事实:一个在地理上统一的种族,其所有成员的基因沿着同一条河顺流而下。但是,涉及到他那些具体的数字——500年,2000年,不同种族分离的年代,费希尔就不得不进行一些猜测了。在他所处的时代,还没有相关的事实可资利用。到今天,随着分子生物学的革命,资料之丰富已使人无所适从。正是分子生物学,给予了我们具有超凡至力的非洲夏娃。

    数据河并不是迄今使用过的唯一比喻手法。将我们每个人体内的DNA比喻为一本家庭版的《圣经》,是很吸引人的。DNA是一篇非常长的经文,如我们在第一章所说,它是用4个字母写成的。这些字母是从我们祖先那里,而且只能从我们祖先那里一丝不苟地复制下来。即使从极远的祖先至今,仍然异常精确。将不同的民族所保留的经文作比较,重建他们的亲戚关系,回溯到他们共同的祖先,这应该是可能的。远亲之间的经文之间会有较多词不相同。他们的DNA有更长时间异化——比如挪威土著居民与澳大利亚土著居民。学者们使用各种不同版本的文本做这件事情。不幸的是,在DNA档案中,存在着一个意外的障碍,那就是性。

    性是档案保管员的恶梦。祖传的经文不是被完好无损地保留下来,仅仅偶有不可避免的错误;而是被性大肆介入,并且销毁了证据。公牛闯入磁器店,都比不上性对DNA档案的践踏。在《圣经》研究中没有这样的东西。诚然,一个追寻源头,比如《雅歌》的起源的学者意识到,最初的《雅歌》与现在的不一样。现在这个《雅歌》有些古怪而且不连贯的章节,提示人们它其实是几首诗的片断(而且只是其中色情的部分)凑在一起的。它含有差错——突变,特别是翻译错误。

    “Take us the foxes, the little foxes,thatspoil the vines。”(把狐狸抓来,那些小狐狸,它们毁了葡萄藤)是误译。尽管终生的反复诵读使之有了令人难以忘怀的感染力,但是,它仍然不能与那正确的译文相提并论:“Catch

    for us the fruitbats,the little fruit bats……。”(把狐蝠抓来,那些小狐幅……)。

    看哪,冬天逝去,雨过天晴。鲜花开放在大地上;百鸟欢唱时刻来临,田园中又闻乌龟声。

    这首诗何其令人陶醉!因此我真的不情愿煞风景地指出,这里也有一个无可置疑的变异。像现今的译文那样,在“乌龟”(turtle)后面加上dove,改成“斑鸠”,固然正确,却很呆板,听起来韵律被破坏了。然而,当文章既不是成千上万份地印刷出来,也不是刻蚀在高保真度的计算机光盘上,而是由老朽的抄写员从稀有而易碎的莎草纸文稿传抄再传抄,那么,这些就已经是我们所能企盼的最小差错,属于不可避免的轻微退化。

    但是,现在引人了性(我的意思不是把性引入《雅歌》),我所说的性的作用是,将一份文件撕去一半,而且随机地撕成一片片,然后与另一份文件的乱得不相上下的一半混合。这听起来难以置信,甚至是野蛮的破坏,但确实是在生殖细胞形成时所发生的。例如,当一个男人制造一个精子细胞时,父亲遗传给他的染色体与母亲遗传给他的染色体就结成一对一对,而且其中很多都改变了位置。

    一个孩子的染色体,实际上是他祖代染色体无法复原地混杂、拼凑而成的大杂烩,而且一直回溯到远祖都是如此。原想要的古代经文,它的字母,可能还有单词,也许能够原封不动地代代相传。然而章、页、甚至于段,却被无情而有效地撕碎后重新粘贴到一起;这种破坏可以说是非常无情,以至从跟踪历史踪迹的角度来看几乎一无用处。凡涉及世系,性总是一个巨大的障碍。

    只要性确实没有牵涉进来,我们就能利用DNA档案来重现历史。我想到两个非常重要的例子。一个就是非洲夏娃,我下面会讲到她。另一个例子,是重现更久远的祖先——着眼于各个物种之间的亲缘关系,而不是物种内的亲缘关系。我们在前一章中已经看到,有性繁殖只发生在物种之内。当一个亲本物种建立了一个子代物种时,基因之河就分成两条支流。等到它们分岔时间足够长,远离它作为档案管理员的障碍之时,每条支流中的有性繁殖实际上有助于重建物种问的世系和亲缘关系。只是在涉及物种内部的亲缘关系时,性才把证据搞乱。对于种间的亲缘关系来说,性只有助益:它倾向于自动地确保每一个体都是整个物种的优良遗传样本。

    在搅拌均匀的河水中,你从哪里打一桶水都一样,哪一桶水对那条河的水都具有代表性。

    为了画出物种的系谱,事实上已对取自不同物种典型样本的DNA文本进行过逐字的比较,并且很成功。根据一个有影响的学派的说法,甚至能够在分岔的地方标出日期。这种机会来自尚有争议的“分子钟”概念,该假说认为:基因文本任一区域内每百万年发生突变的速率是恒定的。我们很快就要回到关于分于钟的假说上来。

    在我们的基因中,描述一种称为细胞色素C的蛋白质的“段落”共有339个字母。马与我们的亲缘关系相当远,人类细胞色素C与马的细胞色素C有12个字母的改变。猴子是我们相当近的亲戚,人类细胞色素C与猴子的细胞色素C只差一个字母。驴是马的近亲,马与驴的细胞色素C也仅有一字之差。此外,猪与马的亲缘关系稍远,它们的细胞色素C之间有3个字母不同。人与酵母的细胞色素C之间有45个字母的差别,而猪与酵母之间,也同样是45个字母的差别。这两组数字的相同并不令人奇怪。沿着人类的基因之河溯流而上,就会发现,人与猪的基因之河汇合的时间,要比它们一起与酵母的基因之河汇合的时间近得多。但是,在这些数字当中也有一个小小的污点。马与酵母的细胞色素C相差46个而不是45个字母。这并不意味着对酵母来说,猪比马的亲缘关系更近些。它们同为脊椎动物,并且,实际上,还同为兽类,与酵母的亲疏程度是完全一样的。或许,在与猪的最近的共同祖先之后,在演变到马的世系中,不知不觉地出现了一个额外的变化。这并不重要。总体说来,各对生物之间细胞色素C字母差异的数目,与前述进化树分杈的想法所推断的情况十分吻合。

    前面提到的分子钟学说认为,一个基因文本每百万年的变化速率是大体固定的。关于区分马与酵母的46个细胞色素C字母变异,一般认为,其中大约一半是发生在从它们共同祖先到现代马的进化过程中,大约另一半发生在从它们共同祖先到现代酵母的进化过程中(显然,这两条进化途径经历的时间是完全相同的)。最初,这种假设似乎令人惊讶。毕竟,它们的共同祖先很可能更像酵母,而不那么像马。自从著名的日本遗传学家木材元(MotooKimura)率先表示支持之后,对于该假设的一种调整,即基因文本中的大部分可以自由改变,而不影响基因文本的含义,已经逐渐被接受。

    在一句句子中采用不同字体就是一个很好的比拟。

    “马是一种哺乳动物”。“酵母是一种真菌。”尽管在这两个句子里,每个词都采用了不同的字体,但它们的意义却十分明晰。数百万年间,分子时钟滴嗒滴嗒地送走了相当于毫无意义的字体变化的那些东西。由自然选择决定的变化和描述马与酵母之间差异的变化——也就是句子在意义上的变化,则是冰山的尖顶。

    有些分子的时钟速率较另一些分子快。但细胞色素C的进化相当缓慢:大约每2500万年有一个字母变化。这或许是因为,细胞色素C对生物生存极其重要,其作用主要取决于它的具体形状。

    在这种形状至关重要的分子里发生的大多数变化,是自然选择所不能容忍的。其他一些蛋白质,如血纤维蛋白肽,虽然也很重要,却有多种能同样起作用的形式。血纤维蛋白肽能使血液凝固,你可以改变它们大部分的细微结构,却不会损害它们的凝血能力。这些蛋白质的突变速率为每60万年左右发生一次变化,比细胞色素C快40多倍。因此,血纤维蛋白肽可以用来再现比较晚近的世系,比如在哺乳动物范围内,但是,却不能用它们来再现古老的世系。不同的蛋白质有几百种,每一种都有自己特有的变异速率,因此,每一种都可以独立地用于重建系谱。它们产生出的都是几乎一模一样的