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虽然说基因突变的累积有一定程度的随机性,不过在对比基因中数千个字母时,这种随机性会被平均掉,最后可以得到亲缘关系的统计概率。
单单比对一个基因,我们就可以建立起所有真核生物的谱系树,而且它的准确度是以前的化石猎人一辈子都不敢想象的。
如果你对这个谱系树有任何怀疑,那只要再找第二个基因重复一次,看看结果是否相同就行了。
所有真核生物共有的基因,没有数千也有数百个,所以科学家可以一再重复同样的比对,一次又一次把新算出来的谱系树重叠在旧的上面。
借助现代计算机的威力,最后我们可以画出一棵“一致的”
谱系树,显示出所有真核生物之间最可能的亲缘关系。
该方法和研究化石断层有很大的差异。
它可以清楚地告诉我们,人类和植物、真菌、藻类等生物到底有多少差异(见图4.2)。
达尔文对于基因当然是一无所知,但是今天却靠着基因,才能够弭平达尔文世界观中各种讨人厌的断层。
不过方法虽然好,却也不是万无一失。
麻烦主要来自统计学度量久远时光时出现的误差问题。
简单来说因为DNA只有四个字母,而突变(至少此处对我们来说有用的那种突变)会把原来的字母换成另一个字母。
如果每个字母都只突变一次,那就没有问题,但不巧的是,在漫长的时光中,每个字母都会突变很多次。
既然每次突变就像抽奖一样,我们其实并不知道这个字母是被换了五次还是十次。
如果基因中一个字母和共祖一样,我们其实不会知道这个字母是从来就没突变过,还是已经突变了很多次,而每次都有25%的机会换回原来的字母。
因为这种比对分析法的基础是统计概率问题,到了某个时间点我们将无法分辨出任何差异。
更不巧的是,好像屋漏逢连夜雨,这个即将溺毙我们的统计不确定性模糊的时间点,差不多就是真核细胞出现的时刻。
原核细胞过渡到真核细胞的关键时刻,就这样被一波波基因的不确定浪潮所淹没。
唯一的解决之道,就是要用更细致的统计筛子,慎选比对所用的基因。
图4.2 一棵典型的生命树,显示所有真核生物与原始共祖之间的差异与距离,这个共祖很可能是活在10亿年前的真核单细胞生物。
越长的树枝代表着越长的进化距离,也就表示两者之间的基因序列差异越大。
真核细胞体内的基因大致分为两大类:一类和细菌一样,另一类则归真核细胞独有,也就是在细菌世界中尚未发现类似的基因。
[2]这些独特的基因被我们称为“真核标志基因”
,而它们的来源则是现在生物学家激烈争执的源头。
有些人主张这些基因证明真核生物的历史和细菌一样古老到令人刮目相看。
他们认为真核细胞之所以有这么多独特的基因,一定是因为它们早在盘古开天辟地以来就和细菌分家了。
但是假设它们分异的速率不变(也就是说如果突变像一座分子时钟一样嘀嗒嘀嗒地以稳定的速率发生的话),那么根据现在这些基因差异的程度来看,我们应该相信真核细胞在50亿年前就出现了,也就是比地球的出现还要早近4亿年。
借用英国擅长揭丑的讽刺杂志《第三只眼》所说的挖苦名言:其中必有错误吧。
(“Shurelyshomemishtake”
,最初由该杂志模仿醉酒的编辑所创造的句子,故意拼写错误,原是“surelysomemistake”
意为“肯定有些错误”
。
)
其他人则认为,既然我们不可能知道基因过去进化得有多快,也没理由相信基因分异的速率会像时钟般稳定发生,那真核标志基因根本无法告诉我们多少真核细胞进化来源的信息,况且我们确实也知道某些基因进化的速度快过其他基因。
用分子时钟去测量遥远的过去得到如此奇怪的结果,意味着两种可能:要么生命是从外太空播种到地球上的(但对我来说这不过是个借口而已),不然就是这个分子时钟坏了。
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