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我怎么知道人哪一年和猿分家?

2016-07-05  本文已影响60人  鸭梨山大哎

下一回你逛动物园,请记得到各种猿类的笼子前走走。请想像那些猿身上的毛都脱落了,再想像它们附近另有一个笼子,其中关了几个咱们的弟兄,他们很不幸,给剥光了衣服, 也说不出话来。现在请猜猜看,那些猿在遗传上与人究竟有多 大的差别?猿与人的基因组中,有多少基因是共有的呢?占基 因组的百分之几? 10%? 50%?还是99%?

然后再问自己:为什么那些猿被关在笼里让人参观?为什么还有些猿被用来做医学实验?可是对人,就不容许那样对待。假定学术界有一天发现:猿的基因组中,有99.9%的基 因与人类的完全相同,那微小的0.1%,决定了人与猿之间的重大差异。那么你还会同意把猿关在笼子里供人参观,或者拉去做医学实验吗?再想想我们那些心智失常的不幸同胞,他们解决问题的能力很低,甚至无法照顾自己、无法沟通与发展社 会关系、对疼痛的感觉也比不上猿。可是我们无法拉他们去做医学实验;猿就可以。其中的逻辑是什么?

也许你的回答是:猿是“动物”嘛,而人是人,这还有什么好讨论的。这是一条伦理准则,只有人类适用,不可引申到 “动物”身上,不管那是一种什么样的动物,不管它与我们在遗传上多相像,不管它发展社会关系的能力多高强,不管它会 不会感受痛苦。那个答案当然是武断的,可是至少它内郅有一 贯的逻辑,因此不可随便否定。不过这么一来,追溯我们的自然根源,便没有什么伦理意义。可是这样的探讨,仍能满足我们追求知识的好奇心,毕竟“我们从哪里来?”这个问题是这么产生的。每个人类社群都对自己的起源有深切的好奇心,每 个人类社群都有自己的创世故事。《三种黑猩猩》的故事,是我们这个时代的创世故事。

我们在动物界的地位,大体而言,学者早已确定,不知有多少世纪了。我们无疑是哺乳类,哺乳类的特征包括身体有毛发覆盖、哺乳等。在哺乳类中,我们属于灵长类,灵长类包括猴与猿等大类。我们与灵长类其他成员有许多共同的特征,例如指(趾)甲扁平而没有形成爪、有抓握能力的前肢、大拇指 可以与其他手指对立、下垂的阴茎(而不是貼近腹部,这些特征大部分其他哺乳类都没有。早在公元第二世纪,集西方古 代医学大成的盖伦(Golen,公元129〜200,约与华佗同时) 从动物解剖经验中,已经正确地推定了人在动物界的地位,他发现猴子“无论在内脏、肌肉、动脉、静脉、神经,还是在骨骼形态上,都与人非常相似”。

在灵长类中,我们也很容易找到人类的地位,我们很明显地与猿比较相似,与猴的差异比较大。我只要指出一个最明显的特征就够了 :猴子有尾巴,猿没有,我们也没有。猿这群灵长类中,长臂猿是最特殊的,它们体型小、手臂长,又叫小猿;其他的猿,如红毛猩猩、大猩猩、黑猩猩及波诺波猿都是 大猿,它们波此有很近的亲缘关系,与长臂猿比较疏远。但是 想要进一步厘清我们与猿的关系,却非常困难,这也是始料未及的。这个问题还在科学界引发了热烈的辩论,论战围绕着几个议题:

一、族谱:人类、现生猿类与化石“猿人”(类似猿的人;指人 类的祖先)之间的亲缘关系是怎么样的?举例来说,要是我问你现生猿中,哪一种与人的关系最密切?”你怎么回答?

二、不论哪一种现生猿与人类的关系最密切,人与哪一种 猿的最后一个共祖,在多久以前仍然活在地球上?(换言之, 那时世上既没有人,也没有那种猿

三、我们与关系最近的猿有多大的遗传差异?

起先,我们很自然地假定:比较解剖学早已解答了上面第 —个问题。我们与大猩猩、黑猩猩特别相像,可是又与它们有 明显的差别,例如我们的脑容量比较大、我们以直立的姿态行走、我们的体毛极少,其他还有许多差异,不过不是那么一目了然。然而,要是我们观察得仔细一点,这些解剖学事实并不能一劳永逸地解答我们的问题。同样的解剖特征,学者賦予不同的意义;而不同的学者,强调的解剖特征也可能不同。于是有的学者认为我们与亚洲猿(红毛猩猩)的关系最近,而大猩 猩、黑猩猩是猿类中早就分化出的齒裔(少数派);有的学者 认为我们与非洲猿(大猩猩、黑猩猩及波诺波猿)比较亲近, 红毛猩猩是猿类族谱上最早分化出的猿(主流派)。

在主流派中,大部分生物学家过去认为大猩猩与黑猩猩相似程度较高,也就是说,它们与人类都不大相似。换言之,大猩猩与黑猩猩还没来得及分化开来,我们就已经与它们分道扬镳了。这个结论反映了常识观点:大猩猩与黑猩猩可以归为一 类,它们叫做猿,而我们则是人。不过,另外还有一种可能, 那就是:我们看来与其他的猿不一样,是因为我们走上了一条独特的演化道路,我们的祖先自从与其他的猿分化之后,就在 6 几个重要的方面发生了变化,例如行进的体态与大脑的尺寸。 而大猩猩与黑猩猩却没有发生过什么重大变化,与当年的人一 猿共祖,模样没什么大差别。如果那是实情,人类可能与大猩猩最亲近,或与黑猩猩最接近,或者三者亲近的程度一样,彼此的遗传距离一样。

到如今,解剖学家仍在辩论第一个问题:我们族谱上的细 节。不过,不管解剖学家心中的人类演化族谱是什么模样,光 凭解剖学研究,无法解答第二、第三个问题,也就是人和猿的 分化时间与遗传距离D不过,也许化石纪录在原则上可能解决 族谱与分化时间的问题(遗传距离免谈)。要是我们有丰富的化石,举例来说,要是我们可以用一系列已断定了年代的化 石,代表人类演化的各个阶段;另外还有黑猩猩的,也有大猩 猩的。那么,也许我们会发现人与黑猩猩的化石系列,在 1000万年前交会了,也就是找到人与黑猩猩的共祖了。而那 …位共祖的演化系列,在1200万年前又与大猩猩的演化系列 交会w可惜我们没有那么多的化石,尤其是现生猿类祖先的化 石极为稀少。500万年前到1400万年前之间,是人类与非洲大 猿演化的关键期,那个时段的猿类化石,尤其稀缺。

这些关于我们起源的问题,解决的方法来自一个始料未及的领域:运用分子生物学解决鸟类的分类问題。大约40年前, 分子生物学家发现:动植物体内的化学分子可以当作“时钟”, 用来测量遗传距离,以及两个物种在演化史上的分化吋间。其 中的逻辑是这样的:假定有一类分子,所有生物体内都有,它 们在每一个物种中都有特定构造,而那些构造是由遗传密码决定的。再假定分子的构造会因为遗传突变逐渐变化,时在所有物种中,变化率都一样。源于同一共祖的两个物种,体内的那个分子,起先构造应该完全一样,因为都是从共祖那里遗传 来的。但是这两个物种分别演化以后,基因组中的遗传突变就各自独立累积,使那个分子的结构逐渐变化。因此,这两个物种的那个分子,会逐渐出现结构差异。要是我们能够算出平均 每100万年会发生多少结构变化,任何两个有亲缘关系的物 种,在分子结构上的差异,就可以当作一个“时钟”,来计算 这两个物种已经和共祖分化多久了。

举例来说,假定根据化石证据我们推断狮与虎(都是猫科)在500万年前分化。再假定它们的同一种分子,结构上有 1%,的差异。要是我们任选两个演化关系并不清楚的物种,发现它们的分子结构有3%的差异。那么分子时钟就会告诉我们,它们在1500万年前就分化了。

用这个方法纸上谈兵,听起来很精彩,能不能通过实例的考验呢?生物学家为此忙了好一阵。应用分子时钟之前,要完成四件事:科学家必须找到最适合的分子;找到澜量分子结构 变化的方法,必须简单而迅速;证明分子时钟运行稳定(也就 是,分子结构在相关物种体内以同一速率演化);测量分子演化率。

分子生物学家在1970年左右解决了前两个问题。他们发现最适合的分子是去氧核糖核酸(DNA);华生与柯立克1953 年证明这个分子的构造是双螺旋,为遗传学研究开辟了新天地,也使DNA成为家喻户晓的分子。每个DNA分子包含两条 互补的长链,每条链都由4种更小的分子单位组成,这4种分 子在链上的顺序,蕴涵着从父母亲传递下来的所有遗传资讯。 科学家发展了 “DNA杂交”技术,可以迅速测量DNA的变化。

先将两个不同物种的DNA分子分离(“融解”)开来,就是使 每个DNA分子的两条长链解开t分别独立。再让那些单链 DNA “杂交'成为双链的DNA。然后加热,使“杂种” DNA 再度分离开来。一般而言,需要的温度越高,就表示这两种 DNA的结合程度越好,也就是彼此的差异越小。两个物种亲 缘关系越近,DNA的差异越小以“融解’’ 一个物种的DNA 的温度为基准,融解“杂种” DNA所需的温度,比基准度每低一度,表示两个物种的DNA有大约的差异。

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