******《宇宙自然生命簡史》是我重譯、改編的《萬物簡史》。******
上一期我們說到，達爾文和孟德爾雖然互不相識，但倆人卻為二十世紀全部的生命科學奠定了基礎。達爾文看到了一切生物均有聯繫，它們最終“都可以追溯到一個簡單而共同的祖先”；而孟德爾的工作則解釋了這一切是如何發生的。這樣一來，儘管還存在著太多不是很清楚的問題，但我們終於可以大致回答人從哪裡來這個問題了。
1871年，達爾文出版了《人類起源》一書，終於明確表達了人類與猿類是近親的觀點。但這個結論非常大膽，因為當時並沒有多少化石能證明這一觀點。在當時，唯一發現的早期人類的化石是著名的尼安德特人化石，是在德國發現的。還有幾塊不能確定的頜骨化石碎片，許多大權威並不相信它們是遠古人類。總的來說，《人類起源》是一本比《物種起源》更容易引起爭議的著作。但當它問世時，這個世界已經不像以前那樣容易激動，它引發的爭論也沒有之前那麼激烈了。
圖：達爾文故居
達爾文晚年所研究的課題基本上與自然選擇理論關係不大。他花了巨多的時間收集鳥糞，仔細檢查鳥糞中包含的東西，目的是為了搞明白植物種子是怎麼從一個大陸傳播到另一個大陸的。他還花了大量的時間研究蚯蚓。他對蚯蚓做過的一個實驗是對著它們彈鋼琴，當然不是為了取悅它們，而是研究聲音和震動對它們產生的影響。他第一個發現蚯蚓對於培育肥沃土壤起著至關重要的作用。他在《由蚯蚓活動引起的土壤腐殖層》一書中寫道，“在世界歷史上，恐怕很難找到比蚯蚓發揮作用更大的動物了。”這本書其實比他的《物種起源》更加流行。
實際上，達爾文還寫過很多書，在那個年代，絕對算的上是暢銷書作家。例如，《英國及其他國家蘭花經由昆蟲授粉的各種創新》、《人類與動物的情感表達》（這本書上市第一天就賣出了差不多5300冊）、《植物王國異花受精和自花受精的效果》（這本書的主題與孟德爾的研究極其相近，卻沒有得出孟德爾那樣的深刻見解），達爾文的最後一本書是1880年11月上市的《植物運動的力量》，而達爾文是在差不多一年半後的1882 年4 月去世的。他還投入了大量精力研究近親繁殖的後果，這是有他私人原因的。達爾文娶了自己的表妹，而他們的孩子總有一些生理和心理上的缺陷。因此，他很悲哀地懷疑這些都是由於他的族譜缺乏多樣性導致的。
達爾文的一生獲得過眾多的榮譽，但都不是因為《物種起源》或《人類起源》。皇家學會隆重地授予他科普利勳章，表彰他在地質學、動物學和植物學上所做的貢獻，但這次頒獎與進化論無關。林奈學會在授予他榮譽時，刻意迴避了他的一些激進的觀點。雖然他被安葬在威斯敏斯特大教堂，緊挨著牛頓的墓，但他卻沒有被封為爵士。達爾文於1882年4月19日去世，孟德爾也於2年後去世。
達爾文的理論直到二十世紀三四十年代才被廣為接受，生物學家們把他和孟德爾以及其他人的理論融合在了一起，統稱為“現代綜合進化論”。這個翻譯有點約定俗成的味道，儘管生物學家們都更喜歡把進化論改稱為演化論，這更符合自然選擇的本意。和達爾文類似，孟德爾的理論大放異彩也是在他去世後，但到來的要比達爾文早一些。1900 年時，歐洲有三位獨立開展工作的科學家幾乎同時發現了孟德爾的作品。其中有一個叫雨果·德維里斯的荷蘭人想把孟德爾的成果據為己有，還好他的對手據理力爭，挫敗了他的計劃，人們這才意識到真正功勳卓越的修道士已經長眠地下，幾乎被人徹底遺忘。
人類終於開始大致明白我們是怎麼來到這個世界的，又是怎麼互相影響著彼此，但一切都還不甚明瞭。想想也真是令人吃驚，直到二十世紀初以及之後的很多年，世界上最好的科學頭腦也沒法有理有據地告訴你，人是從哪裡來的？
你可能還記得，他們中的很多人認為，科學已經快發展到盡頭了。但是他們顯然錯了，21世紀突破最大的學科之一就是生物學。接下去，我要來給你講講21 世紀的生物學進展。讓我們先從孩子經常會問的問題開始：媽媽，我是從哪裡來的？
如果你的父母沒有在某一個恰當的時間結合，這個時間可能要精確到秒，甚至可能要精確到毫秒，就不會有你。而你父母的父母如果沒有在一個同樣精確的時間結合，也不會有你。我們可以繼續往上推，所有父母的父母都得這麼幹，否則，就一定確定以及肯定不會有你了。
越是往前追溯，你欠下的人情債也就越多。僅僅回溯到 8 代之前的時間，也就是差不多咸豐皇帝和曾國潘出生的年代，決定了你的存在的“父母”總人數就要超過 250 人了。如果繼續往前追溯到李時珍嘗百草和五月花號到達美洲的時代，你會有 16384 個祖先，是他們的結合並交換基因物質，才最終奇蹟般地造就了你。
往前 20 代，祖先的人數就會增加到 1048576 人。再往前 5 代，則不會少於 33554432 個男人和女人是你的祖先。如果按照這樣的邏輯做純數學的計算，到了往前 30 代，這一數字的總數——記住，不算你的表親、堂親和你的任何遠親，僅僅是你父母的父母這一線上去——將超過 10 億。如果追溯到 60 代之前，也就是羅馬帝國時代，這一數字將接近 10 億億，是地球上曾經生存過的人類總數的幾千倍。
很明顯，我們的數學計算肯定是在什麼地方出錯了。出錯的原因你可能會有興趣知道，那是因為你上面的這根族線是不純的。沒有一定程度上的親戚聯姻，是不會有你的。儘管人們為了優生會小心翼翼地避開近親婚姻，但這種事情其實很多！在你族譜上面的幾百萬個祖先當中，會有很多對夫妻，一方是來自你母親這邊的親戚，一方是來自父親這邊的親戚。事實上，如果你現在的伴侶與你的國籍和種族都相同，那麼極有可能你倆就是某種親戚關係。實際上，如果你在公交車上、公園裡、咖啡店中或是任何一個人多的地方環顧四周，你看到的大多數人很有可能都是親戚。如果有人自吹是孔子的後代，你也可以立即回答他：“我也是！”
我們其實都是一家人，這句話無論從象徵意義上還是從生物學意義上來講，都是正確的。你可能聽到過我們都有一個共同的祖先，在生物學上她被稱為線粒體夏娃，我給你講講這是怎麼回事。1987 年 1 月，麗貝卡·凱恩、馬克·斯多金和亞倫·威爾遜在《自然》雜誌發表了一篇論文，這是一枚重磅炸彈，讓我們對於人類進化的理解又深了一層。在此之前，盛行的理論認為，不同的人類群體在距今二百萬年前就開始在不同的地區分別進化，這就是多地區起源說，這一說法認為中國人的祖先是北京猿人。而這三位科學家開創性的工作表明，所有人類攜帶的線粒體 DNA 都可以追溯到一位生活在 20 萬年前的女性，這位女性就此被稱為“線粒體夏娃”。
線粒體是一種無核的細胞組織，是被人類單細胞祖先吞噬的古老細菌，後來進化成了細胞的“呼吸器官”，為細胞活動提供能量。1963 年時，又發現線粒體中也有 DNA。線粒體 DNA 的遺傳方式十分獨特。在脊椎動物精子的生成過程中，絕大多數的線粒體都被去除了，只保留極少數的線粒體提供精子運動的能量。接著，在受精時，精子中的線粒體 DNA 不會進入受精卵，即使個別闖入了，也會很快分解。下一代的細胞核基因，一半來自精子，一半來自卵子，但線粒體基因則全部來自卵子。也就是說，線粒體基因只屬於母系遺傳。如果一位母親沒有生下女兒，那麼她的線粒體基因就失傳了。
圖：線粒體
線粒體夏娃的研究成果在最初遭到了巨大的爭議，但卻幾乎憑藉一己之力把多地區起源說掃進了歷史的垃圾堆。在此之前，舊有的人類起源觀點認為：我們的前身直立人二百萬年前離開了非洲，分散到了世界各地，然後這些不同的人群為了適應新環境而進化為智人，而他們身上持續交換與融合的基因使他們仍然能夠被稱為同一物種。當時，這一理論被認為可以解釋在非洲、歐亞大陸和澳洲發現的所有直立人的化石樣本。但是，後來的進一步的考古卻發現了很多無法用這種理論解釋的現象，於是，科學界又興起了智人非洲起源學說，這個學說認為，現代人類都是智人的後代，最有可能起源於東非，距今 15-20 萬年前。多地區起源說中所有其餘地區發現的古化石追溯的人類，都已經滅絕。而線粒體夏娃的發現給這個新學說提供了最強有力的支持，目前是主流科學界接受度最高的學說。
但是，我們不要被夏娃這個名稱誤導，和《聖經》中的夏娃不同，她並不是那個時期地球上唯一的女性，那個時期生活著成千上萬和她一樣的女性，但她卻是唯一一個將自己的線粒體遺傳至今的女性。在有性生殖中，一個人只能傳遞一半的基因，後代的傳遞也將持續減半。只需要短短一千年，任何一個祖先絕大多數的基因差不多就會被降為零。但是現代人類，幾乎完整地繼承了“線粒體夏娃”的線粒體，並且我們的女性將會繼續無限期地傳遞這位夏娃的線粒體。
線粒體 DNA 一般很難發生改變，平均要過 2 萬年線粒體 DNA 才會發生微小的變異。通過追溯成千上萬年積累下來的細微突變，我們可以找出哪些人種是密切相關的，並最終將線粒體夏娃的存在時間鎖定為歷史中的某一時間段。目前得出的結論是大約在 20 萬年前。這幾乎排除了多地區起源說存在的可能性，否則線粒體夏娃應該存在於幾百萬年前。之前提到過的《自然》雜誌文章發表者之一的威爾遜就研究了世界不同種族居民的線粒體 DNA，他們發現全人類的線粒體 DNA 基本相同，差異很少，平均差異率僅為 0.32%。而通過追溯不同種族線粒體 DNA 的原型，威爾遜又進一步確認了現代人類線粒體 DNA 的發展譜系。他發現，現代人類的線粒體 DNA 分為兩大類，第一類僅見於一些非洲人中，第二類則分佈於包括其他非洲人在內的所有種族中，且第二類的最終源頭也在非洲人中。這些研究成果都說明，線粒體夏娃是一位非洲女性，這也進一步奠定了人類單地起源說的科學地位。
對於我們所有人類的共同母親，大家可能會抱有美好的幻想，但是，夏娃並不一定漂亮優雅或才華橫溢。她只是當時生活著的人類中很普通的一員。只是完全出於偶然，其他的女性的後代沒有延續到今天，她們線粒體的傳遞都終止了。你可能會覺得這事很不可思議，這樣的幾率是不是非常非常微小呢？其實不是，從上帝視角來看，只要經過的時間足夠長，從數學上來說，這是邏輯必然，我們必然有一個共同的母親。
用同樣的數學邏輯我們可以推斷出，我們也擁有一個共同的父親，當然這個共同父親未必和夏娃生活在同一個年代，因為我們不能肯定夏娃只有一個性伴侶。而是遺傳學上，有一位亞當，把他的 Y 染色體傳遞給了現在的人類。如果說母親傳給女兒的是線粒體 DNA，那麼爸爸傳給兒子的就是 Y 染色體。遺傳學家通過與追溯線粒體夏娃差不多的方式，鎖定了“Y 染色體亞當”。他生活在距今六至九萬年前。
我們每個人都令人不可思議地相似。把你的基因與任何一個人類的基因相比較，平均來說，它們的 99.9% 是完全相同的。
事實上，人類只有一個種族。區別不同種族最常用的特徵，比如皮膚和眼睛的顏色，是由相對而言極少數的基因控制的。十萬年只是歷史長河中的片刻，在這短暫的人類進化史中，為了適應環境帶來的巨大壓力，這些極少數的基因發生了改變，例如，赤道地區的人皮膚變得黝黑，是為了減少紫外線輻射的傷害；而北方地區的人皮膚白皙，是為了在較弱陽光下，人體能產生較多的維生素 D。這些外表上的基因差異只佔到所有基因的不到 0.1%。所以，其實中國人、美國人、阿拉伯人，我們都是人屬、人科、人種，不管從生物學的角度還是從家譜的角度來說，地球人真的都是一家人。這千分之一的微小差異，就構成了我們每個人的獨特個性。
圖：一個獨一無二的“我”
近年來，科學家們為完成人類基因組計劃做出了巨大的努力。準確地說，並不存在一個共有的人類基因組，每一個人的基因組都是不相同的，否則的話，我們每一個人就是一模一樣的了。正是因為我們的基因組不停地重組，使得我們每個人都大體相同，但又不是完全一樣。所謂龍生九子，各個不同，但又都屬於同一物種。
到底什麼是基因，什麼又是基因組呢？這又要從細胞開始說起了。每一個細胞中都有一個細胞核，而每個細胞核中又都有一種叫染色體的東西，之所以叫染色體，就是因為字面意思，它首次被發現是因為染上了顏色。這是 46 束很複雜的物質，其中有 23 束來自你的母親，23 束來自你的父親。你身體中的幾乎每一個細胞（約99.999%）都含有相同數量的染色體，只有極少數的例外（這些例外是紅細胞、一些免疫細胞、卵子、精子，由於不同的組織結構方面的原因，它們並不攜帶完整的基因信息）。染色體包含一套完整的指令，用於創造出你，以及維持你的生命。這些指令是由一長串微小和神奇的化學物質構成，也就是脫氧核糖核酸，簡稱為 DNA，人們也稱它們為“地球上最非凡的分子”。
圖：DNA
DNA 存在的原因只有一個，那就是製造更多的 DNA。你的身體中包含大量的DNA，差不多每一個細胞中都被壓縮進了近 2 米長的DNA分子。而從上世紀九十年代開始，人類就向自己的遺傳密碼發起了一次超大規模的國際合作項目，這就是人類基因組計劃。到了2001 年 2 月 12 日，由 6 國的科學家共同參與的國際人類基因組計劃公佈了一些重大進展。科學家經過初步解讀，發現人類基因組一共約有 32 億個鹼基對，包含了大約 3 到 4 萬個蛋白編碼基因。請你看著鏡子中的自己，然後想象一下這麼一個事實：有 100 萬億個細胞在我的體內，幾乎每一個細胞中又都含有 2 米多長，緊緊壓縮在一起的 DNA。如果把你體內的所有 DNA 全部編成一條直線，足以從地球到月球再拉回來，而且遠不止一個來回，是許許多多個來回。按照一個 DNA 長 2 米來計算，你體內的 DNA 總長度達到 2000 億公里。
本期思考題：假設技術上都能實現，你認為還有沒有比追蹤 DNA 更可靠的研究人類進化來源的方式嗎？
把你的想法留言寫下來吧~
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