进化论也在进化（五）

浅草

9、最幸运者生存

进化论的核心是“适者生存”，或者“优胜劣汰”。从基因的角度说，就是自然选择更青睐那些能使生物体最好地适应特定环境的基因。“优胜劣汰”的前提是，有足够丰富的遗传多样性可供自然选择从容地挑选。比如，1万个人中选出的短跑前三名一般总要强于100个人中选出的短跑前三名。

但是，进化也可以通过另一种过程发生，即一个基因可能并非因为“优胜劣汰”，仅出于偶然才在一个种群中占优势。

让我们先来玩一个游戏：在一个袋子里装入20个绿球和20个黄球（不妨称其为“第一代”）。现在请你从中摸出一个球，记下颜色，然后放回袋里，再摸，这样重复40次。比如，记下的结果是17次绿色和23次黄色。好。现在，请你拿17个绿球和23个黄球装入一个袋子（“第二代”），以这新的40个球为起点，重复上述过程，产生第三代。在这一代中，很可能黄球所占比例更大，比如10个绿球和30个黄球。重复以上操作，几代之后，就清一色全部是黄球了。

在这里，黄球之所以胜出，不是摸的人更青睐黄球，純粹是因为第一代中它偶然比绿球多，然后这个幸运被逐代放大，终至一统天下。

这种过程发生在生物群里，就是叫“遗传漂变”。遗传漂变更可能发生在规模较小的种群中。例如，由10 0 0个绿球和10 0 0个黄球组成的“种群”要“漂变”到由2000个清一色绿球组成的“种群”，需要无数代的时间，但由10个绿球和10个黄球组成的“种群”变成由20个绿球组成的“种群”，可能只需要几代。

生物学家在一个世纪前就知道遗传漂变了，但最近几年他们意识到，在城市环境中，这种现象尤其常见，因为道路和建筑物往往会将城市里的生物隔离成小种群。2019年，一份涉及哺乳动物、鸟类、昆虫和植物等生物的研究报告说，与农村地区的同物种相比，城市里的物种多样性少了近一半。这其中，遗传漂变起了一定的作用。

这个发现具有重大意义。因为遗传多样性为自然选择提供舞台，如果缺乏遗传多样性，自然选择将无用武之地。倘如此，种群在遗传漂变的作用下，将失去适应和繁衍的能力。

当然，遗传漂变并不局限于城市环境，在孤岛，在过度开发的景区等地方，它也在悄悄地起作用。为了避免动植物被孤立在越来越小的种群中，所以在这些地方，建立绿色走廊是非常必要的。

10、基因不仅仅来自父母

美国微生物学家克里斯·希廷格是研究酵母菌的，包括啤酒酵母，这种酵母深受啤酒酿造商的喜爱。酵母菌是真核生物（有细胞核的生物）中最具多样性的生物之一，因此希廷格经常在实验室观察它们。然而几年前，他看到了一些令人吃惊的东西：在这些酵母菌中，出现了一些根本不应该在它们身上存在的基因。这些基因原本是某些细菌才有的，看起来像是酵母菌从细菌那里偷来的——事实证明确实如此。

近一个世纪以来，微生物学家已经知道，像细菌这样的简单微生物，除了基因突变，还可以通过其他途径获得新基因：细菌之间可以互换基因;细菌也可以从病毒那里获得基因;细菌甚至还可以从环境中直接俘获别人的DNA片段。这些过程被称为“水平基因转移”。

随着越来越多的微生物基因组被测序，科学家开始意识到这一现象是非常普遍的。微生物并不是被动地等待基因突变以适应不断变化的环境。取而代之的是，它们可以主动摄取它们所遇到的基因，将其整合到自己的DNA上。这给自然选择带来更多的遗传多样性。

研究表明，那些代谢和功能基因，例如帮助微生物利用新的食物来源或者对有害的化学物质解毒的基因，在DNA“拍卖会”上最受欢迎。比如近年来，之所以越来越多种类的细菌对某种抗生素产生抗药性，不是所有这些细菌都突变出了抗药性基因，而是在一种细菌突变出抗药性基因后，其他细菌通过水平基因转移共享了这个基因，从而也获得了抗药性。

水平基因转移在原核生物中是最常见的。原核生物是一种单细胞微生物，没有细胞核，所以也就没有核膜这道屏障，别人的DNA片段“侵入”自己的DNA相对比较容易。但希廷格的研究表明，即使是一些真核生物也可以从细菌那里获得基因。希廷格并不是唯一一个在意想不到的地方发现某些DNA片段的人。其他人在哺乳动物身上也发现了外来基因。对整个人类基因组的分析显示，我们的DNA上至少有8%来自病毒。如果追根溯源，估计多达一半的人类DNA最初来自水平基因转移。（未完待续）