紀(jì)舟
物種分歧的速度有多快呢?分子生物學(xué)家如今已能夠測出演化分歧的速度,并設(shè)計(jì)出一種演化時(shí)鐘(或演化日歷)來描述物種的改變。今日地球上血緣相近的物種,很明顯地都來自共同的祖先,像馬及斑馬就是很好的例子。如果共同祖先的模樣可以借由化石遺骸鑒定出來,就有可能合理且精確地推測出后代是何時(shí)開始分道揚(yáng)鑣的。分子生物學(xué)家都了解這件事,他們先指出各種化石現(xiàn)代的后裔,再分析它們身上所含的DNA及蛋白質(zhì),并比較它們之間的差異。
其實(shí),所有生物祖先的DNA及蛋白質(zhì)基本上都是相同的。在演化的過程中,兩種分歧的新物種內(nèi)部的分子時(shí)鐘會(huì)記錄各自產(chǎn)生的不同突變,慢慢地兩個(gè)物種就出現(xiàn)了。借由分子生物學(xué)的實(shí)際測量,可以讓我們了解在一段時(shí)間內(nèi),某個(gè)蛋白質(zhì)或其DNA經(jīng)過了多少改變。20世紀(jì)六七十年代就有許多類似的實(shí)驗(yàn),同時(shí)也得到了讓人意想不到的結(jié)果。那就是:雖然每一種蛋白質(zhì)分子的改變速度都不一樣。但存在于不同生物體內(nèi)相同蛋白質(zhì)(例如不同動(dòng)物體內(nèi)的血紅素)的改變速度,卻近乎代代相同。
這種現(xiàn)象其實(shí)并沒有特殊的原因。今日許多生物(包括人類)都有這個(gè)情形。分析兩類不同物種間血紅素蛋白差異的程度,便可以估算出這兩類物種由共同祖先分歧演化的時(shí)間到底有多久了。
另外一項(xiàng)研究是針對一種被稱為細(xì)胞色素C的蛋白質(zhì)。通過這一研究,我們可以從不同的分子時(shí)鐘上讀出相同的年代,有時(shí)甚至可從幾個(gè)演化時(shí)鐘上看出相同的結(jié)果。舉例來說,細(xì)胞色素C內(nèi)的蛋白質(zhì)鏈,每隔2000萬年才改變1%,血紅素則是每600萬年改變1%,而這兩種蛋白質(zhì)的改變速率經(jīng)過換算之后,得到一個(gè)相同的結(jié)果:平均每經(jīng)過350萬年,蛋白質(zhì)分子里面才會(huì)有一個(gè)氨基酸發(fā)生改變。除了蛋白質(zhì)之外,我們也可以通過DNA的直接比較,來追溯像人類及黑猩猩這樣的近親,在多久之前共同擁有一位祖先。
個(gè)別生物的演化時(shí)鐘其實(shí)只能作為粗略的參考,但如果由不同生物所推算出來的年代都相同的話,那么分子生物學(xué)家便可以大膽地做出演化速度的結(jié)論了。
通過種種分析方法,可以看出人類、黑猩猩及大猩猩是在大約500萬年前開始分道揚(yáng)鑣的。而利用DNA雜合的技術(shù)更證明:人類與黑猩猩的確擁有共同的祖先,只是時(shí)間不長,大約在大猩猩先分出來不久以后,也開始分歧了。
名叫“人類”的動(dòng)物
分子時(shí)鐘理論可說是繼達(dá)爾文的演化論之后頗重要的一項(xiàng)突破,代表我們對演化這件事的認(rèn)知更深了一層。這是一個(gè)非常令人感興趣的問題,但嚴(yán)格說來,這個(gè)問題其實(shí)并非我們的重點(diǎn)。我們所要探討的主題并非局限于人類演化過程中的重大轉(zhuǎn)變時(shí)機(jī),或是所有生命的起源,而是去了解為什么動(dòng)物(尤其是人類)會(huì)有今天的行為。很明顯,動(dòng)物行為取決于基因內(nèi)的DNA信息,人類的行為大體上也可說是經(jīng)由基因代代相傳而來。我們或許認(rèn)為人類的基因組與其他較“低等”的動(dòng)物有很大的差別,所以覺得沒有必要借由研究動(dòng)物來了解人類的行為。但其實(shí)不然。
根據(jù)分子時(shí)鐘的理論,倭黑猩猩與人類在四五百萬年前擁有共同的祖先。不論讀者是否接受達(dá)爾文的演化論,有一個(gè)不爭的事實(shí)就是,人類的遺傳物質(zhì)中有99%是與倭黑猩猩相同的。單單這個(gè)事實(shí)就告訴我們,想要了解當(dāng)人類究竟是什么滋味,就應(yīng)該先了解今天在地球上當(dāng)動(dòng)物是何感覺。的確。人類的基因與某些動(dòng)物非常類似,也與更遠(yuǎn)的遠(yuǎn)親有所關(guān)聯(lián)。如果我們可以大略知道基因如何決定動(dòng)物的行為,就可以了解人類行為遺傳的99%,進(jìn)而找出令我們?nèi)绱颂厥獾?%的差異究竟在哪里。
不過在進(jìn)入人類主題之前,我們必須再次回到倭黑猩猩的部分,因?yàn)樗鼈兛烧f是現(xiàn)今地球上與我們的直系祖先最接近的現(xiàn)存動(dòng)物。
在1984年12月,魯文于《科學(xué)》雜志上發(fā)表評論指出,由人類與黑猩猩的DNA比較,雖然證明這兩種動(dòng)物曾在與大猩猩分家后仍然共享同一祖先,但他卻對這樣的結(jié)果感到意外。其實(shí)魯文只要讀過茲爾曼等人在1978年發(fā)表的文章,就不會(huì)對這份分子生物學(xué)的研究報(bào)告感到如此訝異了。茲爾曼的報(bào)告正是從分子證據(jù)及動(dòng)物外形來探討人類與黑猩猩之間的關(guān)系,結(jié)果證明這兩種動(dòng)物的血緣的確非常接近。
重塑祖先形象
人類與其近親之間,最大的外在差異是前者利用雙腳直立而行。
其實(shí)任何體形小、重量輕的動(dòng)物,都可以很輕易地從用四只腳走路變?yōu)橛脙芍荒_走路,而目前最符合這些條件的動(dòng)物就只有黑猩猩。正因如此,加利福尼亞州立大學(xué)伯克利分校的生化學(xué)家文森特·薩里奇于1968年,將黑猩猩定為研究人類直系祖先的首要對象。薩里奇是分子時(shí)鐘研究理論界的一位佼佼者,他當(dāng)時(shí)從事的研究,破天荒地證明了人類與黑猩猩在500萬年前的確是一家人。茲爾曼在20世紀(jì)70年代曾和薩里奇一起共事,他讀到柯瑞奇于1933年發(fā)表的倭黑猩猩報(bào)告,便繼薩里奇之后,也針對倭黑猩猩的體態(tài)及骨骼做了一項(xiàng)研究,并且與人類及大猩猩相互比較。茲爾曼的研究結(jié)果后來在1978年,以《倭黑猩猩——人類、大猩猩、黑猩猩三者共同的祖先?》為題發(fā)表在《自然》雜志上。從這樣醒目的標(biāo)題來看,人類真正的祖先似乎已呼之欲出了。
在1978年那個(gè)時(shí)候,古人類學(xué)豸并不重視分子時(shí)鐘理論,所以茲爾曼的這篇報(bào)告并沒有在科學(xué)界引起太大的注意。隨后,美國人類學(xué)家唐納德·喬漢森與蒂姆·懷特共同發(fā)表了一篇有關(guān)人猿化石的研究報(bào)告,主角是一只尚未被正式命名的靈長類動(dòng)物,生存在大約300萬年前的東非地區(qū)。許多人都認(rèn)為這只動(dòng)物就是人類的直系祖先。后來,喬漢森與梅特蘭·艾迪將報(bào)告改寫成書,并以這只動(dòng)物的名字“露西”作為書名。一時(shí)之間,露西成了鼎鼎大名的人物。
茲爾曼和他的同儕都認(rèn)為,人類直系血親的長相可能與倭黑猩猩極為相似。如今人類直系祖先的化石都已先后出土,這些陸續(xù)出土的遺骸又與當(dāng)今的倭黑猩猩有何差異呢?茲爾曼針對這個(gè)問題做了一個(gè)相當(dāng)有名的實(shí)驗(yàn)。他將露西與黑猩猩的骨頭并列在一起,形成一只混合種的動(dòng)物,結(jié)果頗為驚人。茲爾曼與杰里·羅文斯坦在1980年召開的一場研討會(huì)上發(fā)表了這篇研究報(bào)告,他們指出:“350萬年前最早的原始人類模樣,其實(shí)與今日的倭黑猩猩相去不遠(yuǎn)。”
自1980年開始,茲爾曼的研究報(bào)告逐漸引起反響,許多資料紛紛出爐,而且愈來愈多的古人類學(xué)家也開始接受分子時(shí)鐘的理論。1982年,為了紀(jì)念柯瑞奇,一場關(guān)于倭黑猩猩的研討會(huì)于美國佐治亞州的亞特蘭大市舉行。當(dāng)時(shí)的會(huì)議記錄隨后編輯成書,于1984年出版。時(shí)至今日,倭黑猩猩始終是古人類學(xué)家及生物學(xué)家熱烈探討的對象,但很不幸的是,這種動(dòng)物已瀕臨絕種的邊緣。
(張小寧 插圖)