历史

第二章 非洲人和她的后代(2/2)

系谱。顺便说一句,这就很好地证明(如果需要证据的话)了进化论是正确的。

    我们已经认识到,性的混杂搞乱了历史记录,并由此展开了我们的讨论。我们已经找出两条途径,可以避开性的干扰。前面就其中之一进行了详细讨论。我们的讨论基于这样一个事实,即:性不会把不同物种的基因混合在一起,这就为我们提供了这样的可能性:利用DNA序列来重建我们远祖的系谱,这些远祖生活在我们成为人类之前很久。但是,我们已经同意,如果我们回到足够久远的过去,那么无论怎么说,我们全人类肯定都是同一个体的后裔。

    我们还曾企图找出,最近到什么时候,我们仍然可以宣称与其他所有的人是同一血统。为了找到答案,我们不得不转而求助于另一类DNA证据。由此,非洲夏娃走进了我们的故事。

    非洲夏娃有时也称为线粒体夏娃。线粒体是微小的菱形小体,成千上万地充满我们的每个细胞。它们内部基本上是空的,但具有复杂的膜结构。这些膜的面积,比你从线粒体外表所能想象的要大得多,而且很有用。这些膜是一座化学工厂(更确切他说是一座发电厂)的生产线。受到精确控制的链式反应沿着这些膜进行,这个链式反应的步骤,比任何人类化工厂里的反应步骤都要多。结果,源自食物分子的能量在控制之下一步步地被释放出来,并且以可再利用的形式储存下来,以便往后不论体内什么地方需要,随时都可以用于燃烧。若没有线粒体,我们一秒钟内就会死去。

    这就是线粒体的功能,然而我们在这里更关心的是线粒体是从哪儿来的。原来,在久远的进化历程中,它们曾经是细菌。这一杰出的理论是由阿默斯特市马萨诸塞州立大学可敬的林恩。马古利斯(Lynn

    Margulis)首先提出的。这一理论最初曾被视为异端邪说,当时只有少数人对它发生了兴趣,现在已经被广泛接受,可以说是大获全胜了。在20亿年前,线粒体的远祖是独立生活的细菌。后来,它们与其他种类的细菌在较大的细胞里“定居”。所形成的(“原核”)细菌群落又变成大的(“真核”)细胞。我们每一个人都是数以百万亿计的互相依存的真核细胞群落。每一个这样的细胞,又是由数千个被驯化的完全封闭在细胞里的细菌组成的群落。它们在细胞里面就像细菌一样地增殖。据计算,如果一个人身体里所有的线粒体首尾相连排成一列,那它将不是绕地球一圈,而是能绕上2000圈。一只动物或一株植物,就是一个由相互作用的不同层次的小群落聚合而成的巨大群落,正如一片雨林。拿雨林来说,它本身就是一个云集了大约上千万种生物的群落,而每一物种的每一成员本身又是一个群落,它又有许许多多由被驯化的细菌组成的群落。马古利斯博士关于起源的学说——细胞好似封闭的细菌乐园——决非伊甸园的故事所能与之相比,它更令人激动、令人兴奋、令人振作。它还有另一个优势,那就是它几乎可以肯定是真实的。

    如同大多数生物学家一样,我现在也设想马古利斯学说是正确的,在这一章里我提到它,只是为了继续探讨一个特别的含意:线粒体有它们自己的DNA,同其他细菌一样,仅存在于一个单环染色体内。现在我们就这一点进行探讨。线粒体DNA不参与任何性的混合,不与躯体的主“核”DNA混合,也不与其他线粒体DNA混合。像很多细菌一样,线粒体只通过分裂来增殖。每当一个线粒体分裂为两个子线粒体的时候,每一个子线粒体得到与原有染色体一模一样的“拷贝”。从我们系谱学者的观点来看,现在你该看到它的妙处了。我们发现,在我们担心普通的DNA文本每一代都被性搅乱证据,混淆了来自父系和来自母系的贡献的所在,线粒体DNA却有幸独善其身。

    我们仅仅从母亲那里得到线粒体。精子大小,只能容纳少数的线粒体;它们所能产生的能量,只够在精子游向卵子时提供精子尾巴作动力;受精时,精子的头部被卵子吸收,而这些线粒怀则同精尾一道被抛弃了。相比较而言,卵子的个体巨大。在卵子庞大且充满液体的内部,包含着丰富的线粒体种质。这些线粒体种质进入子代的身体。因此,无论你是女性还是男性,你的线粒体全部都来自最初接种的你母亲的线粒体。无论你是男性还是女性,你的线粒体全部都来自你外祖母的线粒体。你的线粒体,无一是来自你父亲,无一是来自你祖父或外祖父,无一是来自你祖母。线粒体构成了对于往昔的独立记录,没有被主细胞核的DNA所沾染,而主细胞核DNA是均等地来自你4位祖父母中的每一位,你8位曾祖父母中的每一位,等等,依此往前类推。

    线粒体DNA虽不受沾染,却不能避免突变,即复制中的随机差错。而且,它的变异率比我们“自己的”DNA要高。这是因为,就像所有的细菌一样,它不具备我们的细胞在千万年间逐步形成的精确的校对机制。在你我的线粒体DNA中会有几处差异,根据差异的数量,可以推测出你我的祖先是在多久以前分岔的,这里所说,不是所有的祖先,而是我们在女性一女性一女性……一线上的祖先。如果你的母亲是位纯种的澳大利亚土著居民,或者是一位纯种的中国人,或者卡拉哈里土著居民,那么,你我的线粒体DNA之间确实会有许多不同。至于你父亲是谁就无所谓了:他可以是一位英国侯爵,或者是一位苏族首领,对你的线粒体都没有影响。你所有的男性祖先也都一样。

    因此,就有了一本单独的线粒体《次经》,它与主要的家庭圣经一起代代相传,并有一个很大的优点:只由母系往下传。这种观点并不是性别歧视,如果它由父系传下来,也丝毫不差。其优点在于完整性,在每一代都既不会被割裂,也不融合。作为DNA系谱学者,我们需要的是纯粹单一性别,而不是两个性别都有的世系。

    如同姓氏一样,Y染色体只由父系传下来,从理论上来说也同样是适用的,但是它所包含的信息太少而派不上用处。把线粒体《次经》用于确定同一物种内共同祖先的年代是非常理想的。

    一组研究人员曾与伯克利加州大学已故的阿伦.

    威尔逊(ALlan WiLson)合作研究线粒体DNA。80年代,威尔逊和他的同事们曾从全世界抽样了135名妇女进行线粒体DNA序列调查。这些妇女中有澳大利亚土著人、新几内亚高地人、美洲土著人、欧洲人。

    中国人,以及非洲多个民族的代表等。他们逐对研究了每个妇女与其他各个妇女线粒体DNA字母差异的数目。他们将这些数目输入计算机,要求计算机构建出它所能找到的最简便的家族树系。

    “最简便的”在这里是指尽量排除假设性一致。这点需要作些解释。

    回顾一下我们在前面进行的关于马、猪、酵母等的讨论,以及对细胞色素C字母序列的分析,你就会回忆起,马与猪之间只有3个字母不同,猪与酵母之间有45个字母不同,而马与酵母之间,这种不同的字母有46个。我们曾指出,从理论上讲,由于有比较近的共同祖先把马和猪互相联系在一起,所以它们各自与酵母的距离应该完全一样长。45与46的差异是一种畸变,在一个理想世界里不应存在。它或许是由于在马的进化过程中出现过一次额外的突变;或许是在猪的进化过程中出现过一次相反的突变。

    这儿确实存在着一种荒谬的观点。在理论上可以设想,猪与酵母的关系要比它与马的关系近。在理论上,猪和马逐步形成如许相以之处(它们的细胞色素C文本只有3个字母不同,而它们的身体基本上是一模一样的哺乳动物模式),有可能是出于种种巧合。

    我们之所以不相信这一观点,是由于猪和马相像的地方比猪和酵母相像的地方多得多。不可否认,在一个DNA字母上,猪与酵母更为接近,然而这被猪与马之间其他方面无数的相似之处压倒了。

    理由是最简便。如果我们假设猪与马的关系近,我们只需接受一个因巧合形成的相似之处;如果我们假设猪与酵母的关系近,我们就必须假定一连串的相似之处都是互不相干地因巧合而形成的,其数量多到不现实的程度。

    在马、猪和酵母的相互关系问题上,上述的简便理由是显而易见,无可置疑的。但是,人类不同种族的线粒体DNA相似程度极高,这是没有什么可怀疑的。“简便”的理由仍然存在,但只表现为微不足道的数量上的论据,而不是有力的、决定性的论据。从理论上说,计算机要做的工作是:列出全部有关135名妇女的可能的家族树,然后检验这一系列家族树,从中选出最“简单化”的一种,即因巧合而致的相似之处最少的一种。我们必须面对这样的事实:即使是最好的家族树,也可能迫使我们去接受一些小的巧合,就像我们被迫接受如下事实:从一个DNA字母的角度看,酵母距猪更近些,离马更远些。但是,至少在理论上,计算机应该能够轻易地完成这一任务,并向我们展示,在众多可能的家族树中,哪一棵是最“简便”的,也就是巧合最少的。

    这只是在理论上。但在实际上存在着一个障碍。可能的家族树的数量,比你、我,或任何数学家所能想象到的要大得多。在马、猪和酵母一例中只有3种可能的家族树。显然正确的一种是[(猪、马)酵母],猪和马一起,被放置在内括弧里,而酵母则是无关联的“局外者”。另外两种理论上的家族树,是[(猪、酵母)马]和[(马、酵母)猪]。如果我们再加上第四种生物,比如就鱼,家族树的数目就会上升到15个。我不想一一列出所有这15种家族树,但是愿举出正确(最简便)的一个,即「(猪、马)鱿鱼]酵母。猪和马作为近亲又一次舒适地被放置在最内层的括弧里。下一个参加该俱乐部的是鱿鱼。跟酵母相比,它与猪/马世系拥有更为晚近的共同祖先。其他14个家族树中的任何一个,比如「(猪、鱿鱼)、(马、酵母)],肯定都不够简便。如果猪真是鱿鱼的近亲,马确实是酵母的近亲,那么,猪和马极不可能各自独立地发展了如此多的相似之处。

    如果说3种生物有3种可能的家族树,4种生物有15种可能的家族树,那么135名妇女会构成多少种可能的家族树呢?答案将是一个大得可笑的数字,甚至没法把它写出来。假如用世界上最大、最快的计算机来列出所有的可能的家族树,直到世界末日,也还不能取得明显进展。

    然而,这个问题还是有希望解决的。我们习惯于利用审慎的抽样方法来对付无法想象的巨大数字问题。虽然我们数不清亚马孙平原有多少昆虫,但是我们可以在森林中随机选取一些小地块,假设这些地块具有代表性,便可根据小地块抽样的数字推算出亚马孙平原昆虫总数。我们的计算机不可能检验有关135名妇女的所有可能的家族树,但是计算机可以从所有可能的家族树中进行随机抽样。如果你什么时候从100亿亿个可能的家族树中抽取一个样本,注意到若干最简便的样本都具有某些共同特性,你可以由此断定,在所有家族树中,大概最简便的家族树都有同样的特性。

    这是人们迄今已经做过的事情。然而这并不一定表明它是解决问题的最佳方法。正如昆虫学家可能不同意用最典型的方法给巴西雨林抽样,DNA系谱学者也采用了各种不同的抽样方法。而且,遗憾的是,结果并非总是一致的。然而,由于他们的工作极有价值,我将把伯克利研究小组对人类线粒体DNA所做的最初分析的结论介绍给读者。他们的结论非常有趣,并且颇有争议。根据他们的分析,最简便的树系牢牢地扎根于非洲。这话的意思就是,一些非洲人与其他非洲人的关系比与全世界其他地方任何人的关系更远。世界上所有其他地方的人——欧洲人,美洲土著,澳大利亚土著,中国人,新几内亚人,因纽特人,以及所有其他人——构成了一群相对较为亲近的表亲。部分非洲人属于这一组近亲,但其他非洲人则不属这一组。根据这一分析,最简便的家族树看来是这样的:{某些非洲人「其他非洲人(再其他一些非洲人(再再其他一些非洲人和其他所有人))]}

    。他们因此断言,我们所有人的母系远祖住在非洲,叫做“非洲夏娃”。我曾提到,这个论断是有争议的。其他一些科学家声称,可以找到同样简便的家族树,这些树系最外面的分支出现在非洲以外的地方。他们还认为,伯克利小组之所以得到这个结果,部分原因是出在查找可能家族树的计算机的指令上。

    显然,查找指令无关紧要。也许大多数专家仍会把钱花在“线粒体夏娃是非洲人”上面,然而他们却不会有很大信心了。

    对伯克利小组的第二个结论争议不大。不管线粒体夏娃居住在什么地方,他们都能估计出她生活的时间。由于已经知道了线粒体DNA的进化速度,因而你能给线粒体DNA趋异之树的每个分岔点标上一个大概的时间。联结所有女性的分岔点,即线粒体夏娃的诞生日是在15~25万年前。

    不论线粒体夏娃是不是一个非洲人,“我们的祖先来自非洲”都无疑是正确的,要避免在这个意思上可能发生的混乱,这是很重要的。线粒体夏娃是所有现代人类最近的祖先。她是智人(Homo)sapiens)中的一员。在非洲和非洲以外的地方都曾经发现过早得多的人科直立人(Homo

    erectus)化石。而比直立人更早的能人(Homo habilis)和各种南方古猿属(Australopithecus)化石(包括新近发现的400多万年前的南方古猿化石)则仅在非洲发现过。因此,如果我们是在过去25万年内迁徙世界各地的非洲人的后裔,那么这是非洲人的第二次大迁徙。有一批非洲人离开得更早,大约是在150万年以前,那时直立人迂回曲折地离开非洲,移居到中东和亚洲一些地方。非洲夏娃理论认为,并非不存在早期亚洲人,而是那些早期亚洲人没有留下后代。不论你怎样看待这个问题,如果回到200万年以前,我们都是非洲人。非洲夏娃理论还认为,即使回到仅仅几十万年前,现今存活的人类也都是非洲人。如果有新的证据支持,有可能从在非洲所有现代线粒体DNA追溯到一个非洲之外的母系祖先(比如说“亚洲夏娃”),同时又能赞同我们更古老的祖先仅发现于非洲。

    此刻,我们假设伯克利研究小组是正确的,让我们研究一下他们的结论意味着什么,以及不意味什么。“夏娃”这个绰号已经产生了不幸的影响。一些热心人轻率地认为:她肯定是一个孤独寂寞的女人,是地球上唯一的女人,是最初的遗传瓶颈口,甚至是《创世纪》的一个证明!这完全是误解。“她是那个时代地球上唯一的女人”,“在她那个时代,人口比较少”,这两种说法都不正确。她的男女同伴也许既数量众多,而且生殖力旺盛。他们也许至今还有大量后代活在世上。但是因为他们与我们之间的联系在某一点上通过了一位男性,他们的线粒体的所有后代已经消失。同样,一个贵族姓氏(姓氏是与Y染色体联系在一起的,并且与线粒体的情形恰好相反,只由父子相传)可能消失,但这并不是说拥有这个姓氏的人就没有后代。他们或许会有数不清的后代,只不过不是通过父子相传,而是通过其他途径传下来。正确的说法仅能是:线粒体夏娃是离我们最晚近的一位纯粹母系的共同祖先,所有的现代人都是她的后代。必定有一名妇女能够符合这个结论。唯一的争论是关于她住在这里还是那里,是在此时还是彼时。她确实曾生活于某时、某地,这个事实是确定的。

    这里还有第二种误解。这种误解更为普遍,甚至在从事线粒体DNA领域研究工作的领头科学家那里,我都曾经听到过。那就是相信“线粒体夏娃”是我们最晚近的共同祖先。这种误解的根源是对两个概念的混淆:一个是“最晚近的共同祖先”,另一个是“最晚近的纯粹母系的共同祖先”。“线粒体夏娃”是我们最晚近的纯粹母系的共同祖先,然而还有很多其他途径可以延续后代,不仅仅是纯粹母系这一条线。其他途径有成百万。让我们回到关于祖先数目的计算中来(让我们忘却表亲联姻的复杂情况,它曾是前面争论的焦点)。你虽然有8位曾祖父母、外曾祖父母,但其中只有一位是纯粹母系的。你虽然有16位高祖,但其中也只有一位是纯粹母系的。

    即使允许表亲结婚减少了在某一代中祖先的数目,但是,与纯粹母系相比,确实还有更多、更多、更多成为祖先的途径。当我们沿着遗传之河经过遥远的古代溯流而上,可能会有许许多多夏娃,许许多多亚当。这是些焦点人物。生活在1995年的所有人可能都是她或他的后代。“线粒体夏娃”只是其中之一。没有什么特别理由可以认为线粒体夏娃是所有这些夏娃和亚当中离我们最近的一位。情况与此相反。她被规定了一个特别的途径:在遗传之河中,我们是由这个特定的途径成为她的后代。与纯粹母系途径相并行的可能途径,数目非常巨大,因此从数学上“线粒体夏娃”极其不可能是所有夏娃和亚当中距我们最近的一位。它是一条特殊的单行道(只经母系遗传)。如果又是最近的途径之一,那将是一个了不起的巧合。

    再有一点也多少使人感到兴趣,那就是我们最晚近的共同祖先更有可能是一个“亚当”,而不是“夏娃”。一夫多妻比数男共一妻可能性更大,这是因为,仅从生理上说,男性能生育几百、甚至几千个孩子。在《吉尼斯世界纪录大全》中,这一纪录已超过1000,创造这纪录的是以实玛利。女性即使在理想条件下,最多也只能生育二三十个孩子。女性的子女数较男性更平均。少数男人的孩子可能多得荒唐可笑,但这就意味着另一些男人连一个孩子都没有。如果有一个人完全不能生育,这个人更可能是个男人而不是女人;而如果有一个人拥有大多的后裔,这个人也更可能是个男人。因此,人类最为晚近的共同祖先,很可能是一个亚当,而不是一个夏娃。举个极端的例子,谁更可能是今日全体摩洛哥人的祖先?是以实玛利,还是他的某个不幸的妻妾?,我们可以得出以下结论:第一,必定存在着一位我们可称为“线粒体夏娃”的女性,她是所有现代人最晚近的纯粹母系共同祖先。第二,必定还有一个称为“焦点祖先”的人,其性别尚不为人知,却是所有现代人通过任何遗传途径而来的最近的共同祖先。第三,虽然线粒体夏娃和“焦点祖先”有可能是同一个人,但很不可能。第四,“焦点祖先”更有可能是男性,而不是女性。第五,“线粒体夏娃”很可能生活在25万年前。第六,对于“线粒体夏娃”生活于何地,尚存争议,但是从已报道的观点看,人们仍倾向于非洲。只有第五条和第六条要靠科学证据来检验,前四条只需借助常理进行推断即可得出。

    但是,我曾说过,祖先们掌握着解开生命之谜的钥匙。非洲夏娃的故事只是一个更壮丽、更古老的史诗限于人类这一局部的缩微。我们要再次求助于基因之河——我们的伊甸园之河这一比喻。

    但是,我们会溯流而上穿越更为久远的时间跨度,比神话夏娃的几千年和非洲夏娃的几十万年,久远得不可同日而语。DNA之河沿着一条不间断的时间线路,途经我们的历代祖先,至少流了30亿年。

    原注:我已不是第一次使用这个必胜的论据。我必须强调指出,这仅仅针对(见下页)与我那位旧葫芦同事持同样想法的人。还有一些人,尽管他们也令人不解地自称“文化相对论者”,但他们的观点完全不同,而且十分明智。对于他们,文化相对论仅意味着,如果你试图用自己的文化术语去诠释另一种文化的信念,你是不可能理解它的。你必须将某一文化的每个信念放在该种文化的其他各种信念背景下观察。我猜,这种理解才是文化相对论的本意。而我所批评的那种,是对文化相对主义的一种极端主义的曲解,虽然它颇能蛊惑人心。明智的文化相对论者应该努力与这种荒唐的文化相对论划清界限。