生命密码

    ——你的第一本基因科普书

    尹烨 著

    中信出版集团目录

    推荐序一

    推荐序二

    推荐序三

    推荐序四

    前言

    第一章 思考生命发生的演化

    第二章 感受科学诠释的美丽

    第三章 关爱基因引发的不幸

    第四章 憧憬科技缔造的未来

    附录

    后记

    致谢推荐序一

    科学是甜美的

    杨焕明

    华大基因理事长，中国科学院院士

    也许可以这样说，科学好比种子，人们就是土地。而让科学入土生

    根，走进千家万户，就是科普的使命。

    从某种意义上讲，科普在不同程度上影响着每个科学领域及其科研

    成果的命运。也就是说，如果人们无法做到对科学心领神会，即便是最

    好的科研成果，也难以生根发芽，更不用说开花结果了。因此，科学不

    该是“养在深闺人未识”，而应在科普的推动下“飞入寻常百姓家”。

    如此，科学才能真正地推动社会的发展和人类的进步。

    科普绝不是一件轻而易举的事情。科普是借助一种特殊的科学语

    言，帮助人们听懂最新颖、最深奥的科学道理。更重要的是，无论是专

    业的科普工作者，还是业余的科普工作者，理应深谙“要给人一杯水，就要有一桶水的储备”这一基本道理。

    人类基因组计划，也许是一个成功的范例。人类基因组计划之所以

    能跟阿波罗登月计划、曼哈顿原子弹计划并称自然科学史上的“三大计

    划”，是因为科学家们把提出、讨论和执行人类基因组计划的全过程，打造成了一个在生命科学领域的史上规模最大、影响也最大的“基因科

    普运动”。当时，人类基因组计划协作组主要由全球16个中心构成。今天回头

    看，那些头头脑脑们，无一不是能说会道的业余科普专家，尽管他们的

    科普水平也是被逼出来的。

    在中国，《天方烨谈》这个科普节目可谓别出心裁。它不仅得到了

    广大听众的交口称赞，收获了超乎预料的传播效果，还得到了多个领域

    大咖的一致好评，被认为是专业研究人员从事科普工作的成功尝试。

    “功夫在诗外”，尹烨下足了功夫。自2006年以来，华大基因每年

    都会主办国际基因组学大会(ICG)，而“科学嘉年华”正是大会的永

    恒主题之一。在2017年的第十二届国际基因组学大会上，尹烨及其团队

    精心策划了这一届的“科学嘉年华”活动，以“科学是甜美的”为口

    号，场面特别火爆。

    与会人员中，年纪最小的只有1岁，年纪最大的是83岁高龄的林群

    院士，还有100多位中小学生参与互动。作为嘉宾之一，我跟孩子们谈

    到了生命的本质和意义，聊到了他们的爱好和梦想，还跟孩子们说，科

    学是甜蜜蜜的，科学是美丽的，科学是可以享受的。那是一场两代人的

    对话，也是今天和明天的对话。

    如今，在尹烨的不懈努力下，将《天方烨谈》音频节目里的精华内

    容整理成书献给大家，此乃幸事。

    书名是《生命密码》，别开生面。书里讲述了许多与我们的生活息

    息相关的生命科学知识，话题非常有趣，有不少生动活泼的案例，再辅

    以风格独特的文字和准确精美的插图，便于展现遗传学、分子生物学、基因组学、合成生物学等多个生命科学领域的原理和知识。此外，也不

    乏对行业最新动向的科学解读，会让读者更加全面地认识生命科学。

    当然，围绕有些话题，讨论和争议依旧在继续，但科学家探索的步

    伐从未停止。而尹烨也一直在身体力行，切切实实地向前迈进，做着既有利于科学研究，又有益于传递科学知识和传播科学文化的好事情。

    希望你们，他们，我们，都能共同参与，共襄盛事。

    此为序，期共勉!推荐序二

    生命中的因和果

    吴军

    硅谷投资人，丰元资本创始合伙人，计算机科学家

    非常荣幸在第一时间拜读了尹烨先生的新作《生命密码》，并且为

    之撰写序言。这本书是我今年读到的最通俗，同时也是最精辟的基因组

    学和遗传学的科普读物。书中回答了人类长期以来一直关心的一些本原

    性问题，比如，我们从哪里来，我们是谁，并且准确地科普了当下很多

    热门话题，比如基因检测、干细胞和克隆，等等。对于大众来讲，这是

    一本“雪中送炭”的好书，即便是对于那些非常了解基因组学和遗传学

    的读者，这本书也能引发他们深入思考。

    人其实一直非常想知道我们从哪里来。从哲学层面来讲，是超自然

    的力量创造了生命，还是大自然孕育了生命并且帮助生命进行演化？对

    于这个问题，人类一直很困惑。从生物层面来讲，虽然我们的祖先早就

    知道“龙生龙，凤生凤”，“种瓜得瓜，种豆得豆”这种后代和祖辈的

    相似性，但并不知道其中的原因。也正因如此，“我们从哪里来”才成

    了人类的一个终极问题。

    当然，从19世纪中后期到20世纪初，随着演化论和遗传学的诞生

    (达尔文《物种起源》在1859年出版；孟德尔遗传定律在1865年提出，1900年被重新发现)，人们似乎找到了答案，但那些答案见仁见智，依

    然无法解释很多生物学现象，比如，为什么原本食肉的熊猫变成了素食者，而且只吃那些连食草动物都不吃的、难以消化的竹子？为什么我们

    和牙齿上的细菌都喜欢糖？为什么同样是牛奶，对一些人来讲是营养

    品，对另一些人来讲则会产生很大的危害？在人类了解遗传的密码，也

    就是基因后，这些问题便能得到很好的解释。因此，《生命密码》一书

    的一个看点，就是通过基因的演变历史，了解我们及地球上各种生物是

    从哪里来的，为什么会有今天各种各样的习性。

    每一个人都需要了解的第二个本原性问题是：我们是谁。当然很多

    人会说，从个体上讲，我是我父母的孩子，是我孩子的爸爸或者妈妈。

    而从整体上讲，人类是万物之灵，是自诩地球之主的存在。前一种说法

    没有错，但是一只猴子甚至一只青蛙也可以说这样的话，因此这种说法

    不具有特殊性；后一种说法其实是人类几千年来处于食物链顶端所产生

    的一种不自量力的傲慢。在人类了解基因之前，人们确实觉得自己比其

    他物种更高等、更复杂、更先进，甚至认为不同的人种之间也有高等、低等之分。

    但今天，基因组学和遗传学告诉我们，这种傲慢是没有根据的，一

    定程度上甚至是错误的。人类染色体的数量并不比马或者驴子更多，人

    类基因中碱基对的数量，甚至要比一些植物(如小麦)少得多。人类在

    没有工具的情况下对环境的适应能力，要远远低于很多其他物种。人类

    不过是自然界各种生物中的一种而已，人类和黑猩猩或者倭黑猩猩在基

    因上的相似性，要高于它们和其他灵长类动物(如猴子)的相似性。而

    人类和香蕉、果蝇在基因上的相似性甚至大于60%。因此，在宏观层面

    上，人类所要做的，更多的是和自然界和平相处，而不是统治世界。在

    个体层面上，我们身体的共生细菌数量比人体自身的细胞数量还要多，细菌和我们一同构成了我们的生命。一旦破坏了这个平衡，我们就可能

    生病。因此，我们所要做的，不是像过去那样试图杀死所有的细菌，而

    是跟细菌和平相处。

    《生命密码》一书，不仅告诉我们关于基因的这些知识，更重要的是让我们懂得生命中的因和果。这让我想起了黑格尔的那句名言：“凡

    是现实的都是合理的。”在所有的现实背后，都有过去的合理性因素。

    理解了这一点，了解了基因对我们生命的作用，我们就能坦然接受很多

    结果，更积极、更健康地生活。

    2018年7月20日，在尤瓦尔新书《今日简史》全球首发仪式上，我

    和尹烨先生同台交流。当时我讲，未来，连接比拥有重要，合作比颠覆

    重要。尹烨先生也深有同感，还提到了对《数学之美》《浪潮之巅》等

    几本书的喜爱。作为世界知名的基因科技公司——华大基因的首席执行

    官，尹烨先生是基因组学和遗传学领域的专家，同时又是一个知识丰

    富、文笔极佳的专栏作家，非常擅长深入浅出地介绍尖端科技。阅读他

    的作品是一种享受，不但能够收获很多最新、最准确的生命科学领域的

    知识和信息，而且能够激发我进一步思考，让我对他讲述的道理反复回

    味。

    开卷有益，希望广大读者能够像我一样，喜欢这本优秀作品。推荐序三

    做科普，他是认真的

    冯仑

    万通集团创始人，御风资本董事长，风马牛传媒创始人

    虽然我在商业界闯荡多年，但心里仍有一块地方属于科学。这也是

    为什么2017年我邀请尹烨与崔永元一起在北京办了一场以“活在未来的

    人”为主题的知识秀，这是中国首部剧场式的知识秀。我们从宇宙聊到

    微生物，从生死谈到上火星，从演化历史谈到未来，科学是解释未来将

    以何种姿势到来的不二法宝。

    尹烨是我的一位科学家朋友，我们常会交流对科学问题的看法。他

    博闻强识，无论是地球演化还是人类起源，生命万物还是人工智能，人

    类历史还是宇宙未来，他都能从科学的角度做一番解答，和他聊天的感

    觉就像逛图书馆，又像做思维体操，身心格外愉悦。

    他的时间管理和持续学习的能力给我留下了深刻的印象。他是一家

    基因科技上市公司的首席执行官，需要承担的责任和忙碌的程度我很清

    楚，但他仍坚持抽空读书、做公众号、做演讲、做《天方烨谈》节目，每一项都需要耗费非常多的精力。他做这些的目的只是为了普及科学知

    识，而且做得很有趣，让公众在不知不觉中就被无处不在的科学知识吸

    引，叹服于生命的传奇与精彩。

    我在“尹哥聊基因”公众号里看到，仅在生命科学领域，他看的书摞起来就有两人那么高，而他这么做只是为了给读者推荐好的生命科学

    书籍。不得不说，他是一个很认真的人。

    世上最怕认真二字，科学尤其如此，但也往往最需要认真的精神。

    最近尹烨出了本名为《生命密码》的新书，里面包含了40余篇与生命有

    关的文章，话题领域涵盖动植物、微生物和人，足以满足对生命科学感

    兴趣的人的好奇心。

    我也写书，也关心科学。我得说，这本书图文并茂，趣味性和科学

    性并存，花费了不少的心思。书中不光有科学知识，还有人文、历史甚

    至启发哲思的部分，能涨不少知识。手不释卷地看完，其间也不时掩卷

    沉思，感叹生命是如此神奇，又无比神秘，人类能站上食物链顶端实在

    幸运。我们在了解自己、探索未来的道路上，说不定会有更离奇的经

    历。

    未来需要想象力，充满各种可能性，我们对这些可能性的理解，需

    要科普的帮助。这本书告诉你，演化历史曾创造多么伟大的奇迹，也让

    你看到未知世界的有趣，这个未知世界不仅指的是时间与空间的尺度，还存在于我们的意识中。看完这本书，你对于生死的态度会更豁达，也

    会更敬畏生命。

    开卷有益，愿大家如尹烨一样，赤子之心永存，对生命充满好奇。

    尊重科学，理解科学，最终的目的也是理解自己，毕竟，从地球、人类

    的历史中，才能发现人类未来的出路。推荐序四

    生命是一种积累

    梁冬

    正安康健创始人，正安“自在睡觉”创始人，正安文化创始人

    在由我担任寻访人的《生命·觉者》系列纪录片中，人们会了解到

    完全不同的观点，也会感受到共同的价值观。也就是说，生物多样性本

    身，就是生命的本质。

    尹烨老师是一位大师级的人物，我曾深入地跟他聊了很多有关生命

    科学的话题。我们谈论34亿年前的原始生命，如何经历了从单细胞到多

    细胞、从水生到陆生、从无性到有性、从简单到复杂、从低等到高等、从非人类到人类进行各种演化的可能性。尹烨告诉我，学了生命科学之

    后，人会觉得自己越来越渺小。

    我们从第一代试管婴儿开始探讨，技术发展一日千里，从来不以人

    的意志为转移。群体技术、个体技术、群体伦理、个体伦理，始终是生

    命科学需要回答的问题。在过去异想天开，在今天勉为其难，在未来习

    以为常，尹烨说这就是“技术”。

    意识，是我一直以来都很关心的问题。“9·11”事件发生时，很

    多孕妇目睹了这一刻，而她们生出的孩子得抑郁症的概率要高于其他的

    孩子。为什么？尹烨说，DNA(脱氧核糖核酸)记住了，意识也有遗传密码和物质基础。

    “自在睡觉”是为生命赋能的一个团队。我几乎会问每个人，如何

    睡好觉？尹烨回答得很干脆，只有两个字，“规律”。因为人的生物钟

    很准，一旦把生物钟打乱，再想恢复正常特别难。每个人都有自己的生

    物钟和舒适状态，要将其固化为规律。

    他还告诉我，Evolution的正确翻译是“演化”不是“进化”，像

    严复的《天演论》翻译得就很准确。而且达尔文讲的是“更适者生

    存”，不是“最适者生存”，因为根本就不存在所谓的“最适”，你变

    我变，天变道亦变……

    此后又有几次机会跟尹烨同台，我在ICG大会的科普嘉年华上切身

    感受到了生命科学扑面而来的清新之气，也在华大基因的北大校园招聘

    会专场上重新确认了一个新时代的到来和年轻人为之欢呼雀跃的眼神。

    尹烨两年半的坚持，成就了《天方烨谈》这样一个科普品牌，音频

    节目播放量高达3000万。而这本《生命密码》，不仅是中国本土的第一

    本基因科普书，也是尹烨本人探索生命科学领域的第一本趣味之作。

    生命是一种积累，而创作和阅读帮助人们积累。希望这本书为你的

    生命赋能，增添心力!前言

    科普是最好的公益

    “21世纪是生命科学的世纪”，这个预言正逐渐变成现实。形形色

    色的生命传奇、时刻迭代的基因科技正在改变着我们的生活，并将对未

    来产生深远的影响。

    的确，在某种程度上，我们对自然万物及自身的了解已经达到前所

    未有的高度。但是，坦率地说，对如此美妙的生命，我们却知之甚少。

    基因检测、基因编辑、人工智能、精准医疗、合成生物、胚胎冷

    冻……这些热词呼啸而至，乍一看可真让人如入云里雾里。

    面对基因缺陷造成的罕见病，人类真的束手无策吗？什么基因让原

    本食肉的熊猫“堕落”成了以竹为食的萌宠？美丽芬芳的花朵为了传宗

    接代，暗藏怎样的玄机？人类可以让猛犸象复活吗？……这一系列问

    题，让人摸不着头脑。

    被时代浪潮裹挟的人们，如何在重重迷雾中看清生命的本质？

    科普的意义正在于此。对我而言，科普是一种生活方式，是一蓑烟

    雨任平生的情怀。科普，就是帮助大家更好地体味生活中无处不在的科

    学魅力，感受生命科学的甜美之处。与生物的不解之缘

    我和生物早早就结下了不解之缘。从记事起，家里的宠物就没有断

    过。我们养过鱼、乌龟、豚鼠、兔子、很多只猫。甚至，还有刺猬。

    到上学了，父亲会给我讲《山海经》和《西游记》，我听得如痴如

    醉；母亲则揣着相机，领着我去野外拍花草，顺便做做标本，我玩得不

    亦乐乎。无论是看法布尔的《昆虫记》，还是读李时珍的《本草纲

    目》，或认字，或识图，都让我对生物课、生物多样性产生了浓厚的兴

    趣。

    于是，高中毕业的我在挑选保送专业时，毫不犹疑地选择了生物工

    程。大学毕业后，我有幸加入华大基因，如愿从事着最喜爱的工作，也

    就有了后面的故事。

    发愿于《天方烨谈》

    其实，做基因电台的初衷很简单，源自两年前的一个念头：基因科

    技越来越热，但业内鱼龙混杂；大众渴慕前沿、靠谱、接地气的基因知

    识，却几乎没有值得信赖的信息渠道。基于此，我觉得有义务发挥所

    长，帮助大家驱走心中的疑云。我想示范基因科普的正确打开方式，我

    想谈人们听得懂的生命科学。

    我曾经许下四个愿望：让与生俱来的基因健康，许一个没有罕见病

    的未来；让与时俱变的基因可控，许一个远离肿瘤的世界；用温度冷冻

    时间，许一个返老还童的梦想；用人性战胜“懒熵”，许一个人人健康

    的大愿望。

    这四个愿望，是希望，更是重担，而科普对我来说始终是第一步。于是，我自费买设备，拉感兴趣的小伙伴，坚持看书看文献，通过

    网络渠道传播科普知识。在此期间，我个人看了近300本书，速读了

    3000多篇文献，只为把握业界发展的最新动态。荐书如传灯，我甚至穷

    举了300多本生命科学相关书籍，列成书单，唯愿让深居象牙塔之中的

    生命科学知识能变得喜闻乐见，能真正“飞入寻常百姓家”。

    我记得，那是2016年3月20日，在这个很有纪念意义的日子里，《天方烨谈》播出了第一期科普节目——《无创产前检测：为万千宝宝

    的健康诞生保驾护航》。

    这一天，我们在深圳举办了无创产前基因检测技术研究及临床应用

    专家研讨会暨“百万信赖，感恩有你”分享会，邀请了34名全国顶级妇

    产科专家、近百个用户家庭。3月21日，华大基因成为全球首家无创产

    前基因检测项目用户数突破100万的机构，基因科技开始惠及越来越多

    的家庭。通过《天方烨谈》的电波，这个好消息传向了更广阔的地方，传给了更多的人。

    最初，我们计划做1001期节目，效仿著名的阿拉伯民间故事集《一

    千零一夜》，又名《天方夜谭》。刚好书名中的夜字跟我的名字是谐

    音，我就把这个电台节目命名为《天方烨谈》。转眼间，《天方烨谈》

    已累计上线580多期节目，收听量超过3500万次(喜马拉雅3400万、懒

    人听书125万、蜻蜓42万、企鹅35万)。此外，节目也在国内10家城市

    电台落地播出。

    令人欣慰的是，《天方烨谈》受到了不少人的认可和喜爱，而且已

    经变成了“天方众谈”。华大有20多位内部专家在节目中发声，包括杜

    玉涛、刘娜、高强、张晓平、方晓东、林梁、金鑫、董洁、黄辉等同

    事。荣幸的是，黄尚志、李春富、刘四喜、孙路明、张新华、赖永榕、方建培等10多位临床专家也已入驻《天方烨谈》献声，将来还会有更多

    各界人士陆陆续续加入我们。在此期间，《天方烨谈》也从深圳走向北

    京、上海、南京、武汉等地，连接起越来越多的志同道合之人。在大家的共同带动之下，生命科学变得流行。

    精进于生命解码

    有了《天方烨谈》的沉淀，《生命密码》呼之欲出。

    在地球演化的46亿年里，生命存在的时间是34亿年。沧海桑田，唯

    一不变的是人类体内的基因，而这点儿东西竟延续了几十亿年。从生命

    演化历程来看，早期草类植物跟人类共享基因的比例是17%；到了苍

    蝇，基因相似度达到惊人的39%；斑马鱼与人类基因相似度达到63%；小

    鼠已经是哺乳动物，与人类的基因相似度达到80%；接下来，人类与黑

    猩猩基因相似度为96%……而人类与人类之间的基因重合度，则高达

    99.5%。

    那么，人与人之间为什么还有那么大的差别呢？这是由人类基因组

    的30亿对碱基决定的，千分之五的不同放在30亿的基数上，差异就可观

    了。我们极其相似，又极其不同。解读生命密码，经历了一个非常复杂

    的过程。1977年，人类解密完成的第一个物种是一种噬菌体，其基因组

    大小只有5400个碱基，在当时看来犹如“天书”。从1990年到2003年，花费38亿美元，在美、英、德、法、日、中六个国家的共同努力下，终

    于完成了国际人类基因组计划，我们才第一次知道人类的所有基因密

    码。

    从门捷列夫提出元素周期表起，到今天，算上人工合成的那些，化

    学元素总共不到120个。但有一点没有争议：由中国人发现的元素只有

    两个，一个是锌，一个是砷，且主要是在古代炼丹时发现的。如今，华

    大基因提出了“生命周期表”，即对每一个已知的物种进行测序，得到

    它们的基因组，并寻找基因组之间的关联，进一步挖掘隐藏在数据背后

    的生命规律，最终实现“数字化动植物”“数字化地球”的宏伟目标。这个计划的意义不亚于元素周期表。

    今天，全世界到底有多少物种的基因组被解密？答案是没有多少。

    截至本书成书之时，已经公开发表的动植物基因组仅500余种(可参考

    本书附录)，即便加上正在开展的科研项目也不到1000种。跟地球上预

    计的至少870万种物种相比，人类的探索之路才刚刚开始，还有非常长

    的路要走。值得一提的是，在公开发表的500余种动植物基因组中，中

    国主导的比例达到了33%，而美国的比例是25%。可以说，中国力量暂时

    略胜一筹。化学上缺的，我们正在生命科学上补回来。

    值得骄傲的是，在全球已经测序完成的动植物里，过半是由华大基

    因与合作伙伴共同完成的。因此，我们有完成生命周期表的充分信心。

    生命周期表的第一期测序对象是现存27目157科的哺乳纲，目前已有超

    过127科的物种被“科长”认领。这些“科长”将通过众筹的方式，推

    动该科物种的基因组分析、解读和知识传播，从而使该科物种得到更多

    的了解和保护。继哺乳纲动物之后，生命周期表的植物部分也即将开启

    测序。

    对各个物种基因组的逐一解码，即是不断填充生命周期表的过程。

    解读生命密码，离不开生命周期表这个宏伟计划的持续落地，也离不开

    各界有识之士的积极参与。而之所以将我们的第一本书命名为《生命密

    码》，既是因为我们对物种的了解得益于生命科技日新月异的进步，也

    是为了引发更多人对生命本身的关注。

    痴心于公益之路

    无论是在J. P. 摩根健康大会这一国际舞台上，还是在ICG这样顶

    级的国际会议上，抑或是在华大幼儿园的兴趣课堂上，我常常跟不同的

    对象分享自己对生命的思考以及科学本身带给我的乐趣。在我看来，科普即公益。要做好公益，让科普的效果最大化，就需要采取实际行动，且刻不容缓。常怀公益之心，践行不已，才能发挥科学之于民众的最大

    价值。

    华大基因为什么这么关心公益？因为华大基因作为生命科技领域的

    龙头机构，一定要做对得起时代的事情。华大基因敢讲情怀，坚持公益

    为先，这是华大基因在诞生之初便已定下的基调。如果你细细查看华大

    基因的历史，你会发现它的公益基因，造福使命，也能从中预见它的未

    来。

    以防治包虫病为例。包虫病被世界卫生组织(WHO)定义为全球被

    忽略的17大疾病之一，它是由棘球绦虫的幼虫寄生引起的人畜共患寄生

    虫病，该病潜伏期较长，发现时往往已到晚期。这一疾病严重危害患者

    身体健康和生命安全，影响社会经济发展。目前，中国是包虫病流行程

    度最为严重的国家之一，包虫病高发流行区主要集中在西藏、新疆和青

    海等省区的牧区或半农半牧区。

    远离包虫病，预防是关键。为了做好包虫病的早期筛查和诊疗工

    作，2017年8月，我和同事们一起，将用于包虫病筛查和防治的100

    台“–86℃超低温专业冷冻冰箱”送上高原。在这趟横跨4000余千米的

    旅程中，我们通过直播平台向观众们科普相关知识。

    没有真正走过青藏线的人，不会理解“眼睛上天堂，身体下地

    狱”的感受；不是真正热爱生命科学的人，也不会懂得在海拔5000米之

    处、滂沱大雨中坚持做直播的快乐。

    一路上，我和医护人员、患者们的交流很多，既感动于医护人员的

    付出，也为挣扎于病痛中的患者感到心酸。但我深信，如果能把藏区的

    包虫病控制住，我们就有信心将全国的包虫病控制住，并且协助一带一

    路沿线和周边国家将包虫病控制住。这也让我回忆起2003年SARS(非典型肺炎)肆虐之时。在疫情高发

    期，华大基因用36个小时就测出了4株SARS病毒的序列，用96个小时做

    出了SARS病毒酶联免疫试剂盒。对于刚刚加入华大基因才一年的我，那

    是一个报效国家的机会。当时我心里想的是：“如果在和平年代还能为

    国家做一点儿贡献，恐怕也就是现在了。”

    为了尽快量产试剂盒，我需要以最快速度准备好认证材料。我在电

    脑前奋战了几十个小时，赶写出数百页的研发和注册材料。做完后才发

    现，这期间掉的头发填满了电脑键盘的空隙。

    在试剂盒顺利通过药监局的审批后，我和同事代表华大基因向全国

    防治非典型肺炎指挥部捐赠了加急生产出来的30万人份的试剂盒。如果

    把30万人份的试剂盒卖了，华大可以挣几个亿，但正是因为捐了，解了

    国家的燃眉之急，也铸就了华大的文化之魂。能参与其中，为国家出一

    点儿力，对我来讲是很荣耀的事情。

    此外，罕见病群体，也是华大基因和我一直以来的牵挂。

    每个人出生时都携带有基因缺陷，但只有少数人患上了无法治愈的

    罕见病。可以说，是罕见病患者替我们所有人背负了痛苦，我们应该携

    手给予他们帮助，基因科技应该承担应有的责任。

    于是，我们启动了一系列罕见病救助计划。人们会看到，华大人掷

    地有声，永远以行践言。

    2017年的上市仪式上，我代表管理层庄严承诺：我们每年义务捐助

    一种罕见病，在全球范围内永久免费。

    2017年3月21日，华大基因联合深广电公益基金会成立了“华基

    金”。我作为代表郑重宣布：在全球范围内永久免费为重型地中海贫血

    患儿提供HLA配型检测。在第十二届国际罕见病与孤儿药大会上，华大基因与深圳市关爱行

    动公益基金会共同筹划成立“光基金”，基金来自华大基因7位女性高

    管自发的捐款，以帮助包括遗传性眼病患者在内的罕见病患者。

    我个人出资与南方医科大学深圳医院、深圳市关爱行动公益基金会

    联合发起“狂犬病科研计划”，推进狂犬病治疗的临床研究。

    德不孤，必有邻。华大人正前赴后继，投身公益事业。

    为了让免疫系统缺失、终身只能生活在量身定制的无菌“大泡

    泡”里的重症联合免疫缺陷(Severe Combined Immunodeficiency，简

    称SCID)患者得到更好的帮助，华大集团执行副总裁朱岩梅博士以个人

    名义为SCID患者发起捐助。筹集的款项将专门为全国范围内的SCID疑似

    或确诊患者提供免费基因检测服务。

    2018年9月7日，华大党委书记杜玉涛博士以个人名义为杜氏肌营养

    不良症(Duchenne Muscular Dystrophy，简称DMD)患者发起了捐助，华基金正式成立DMD专项公益项目。在首期公益活动中，将通过华基金

    为全球范围内14岁以下疑似DMD重症患者提供免费的基因检测，用以辅

    助诊断及后续针对性的治疗。

    我们希望，这些举动能进一步引起全社会对罕见病患者群体的关注

    和重视，让基因科技进一步助力罕见病患者的临床诊断和治疗。科普是

    最好的公益，同样，公益也是最能让人感同身受的科普方式，能让更多

    人切实感受到基因科技的力量。

    我不过是一个科普工作者

    很多人会谬赞我，称我是一个科学家，其实我最多只能算一个科技工作者。说实话，生命科学理解起来没有人们想象的那么复杂。

    我更愿意把自己定位为一个科普工作者，我和华大有义务让人们能

    听得懂复杂的基因科学。的确，不客气地讲，科普工作者首先都是知识

    的“二道贩子”，但其良心和水平，将决定这些知识能否被正确、无损

    地传播。如果科普工作者的知识贮备足够，他就可以更好地做到跨界，比如为科学注入人文的光辉，或为人文注入科学的力量，那就必然可以

    派生出新的知识和观点，从而促进学科的进步和普及。此外，生命科学

    进境一日千里，知识结构更新极快，对立学说此起彼伏，即使是教科书

    级别的知识点也在不断更新甚至被“颠覆”，所以我和同样从事这项事

    业的科普工作者会持续努力。虽然每个人的知识结构是有限的，这本书

    当中也不免存在不足甚至错误，但本着对科普事业的热爱和坚持，我满

    怀诚意并尽力给大家送上靠谱的科学知识。

    如果，我们对未来的预测是每个人都会知道自己的个人基因组，那

    么，我们就有责任告诉现在的人们，什么是基因，什么是基因检测，什

    么是基因生活，怎样用基因科技指导自己的健康生活。

    如果，我们看到了这个世纪的竞争制高点一定发生在生命科学和生

    物技术产业，那么，我们就有责任从娃娃抓起，启发他们的想象。

    人类必须和自然及其他物种和谐共处，才有未来。如果我们明白了

    这一点，就能更好地理解生命伦理的意义，从而心怀敬畏，铭记人性之

    本。假如地球只有一岁

    据科学家测算，宇宙已经度过了138亿年。而地球迄今已度过46亿

    个春秋。46亿年的斗转星移，沧海桑田，这颗星球经历了翻天覆地的变

    化。然而，与之相比，人生不过百年，我们几乎不可能对以亿纪年的宏

    伟尺度形成直观感受。

    作为万物之灵，我们的生命虽然短暂，我们的思维却可不受束缚地

    穿越时空。早在宋朝，东坡居士就写下“盖将自其变者而观之，则天地

    曾不能以一瞬”。如果用发展的眼光看世界，天地万物之兴衰更替，其

    实都不过眨眼之间。

    那么，我们不妨效仿苏轼，以一天代表1260万年，把地球历史浓缩

    成365天，在“眨眼之间”阅尽这颗星球的沧海桑田。

    来，掀开这份地球“年历”吧。

    漫长的等待

    1月1日，零时零分零秒，地球诞生。

    8天后，地球进入冥古宙[1]

    时期。此时的它，被炽热的岩浆包裹

    着，仍是热乎的，躁动的。过热的地表，使水汽蒸腾，升入空中，遇到冷空气后，降雨出现了。

    2月末，或是由于原始大气中的水汽凝结，抑或是由于岩石中的结

    晶水分离凝聚，地球上出现了巨型水体，流入板块运动形成的大洋地

    壳。从此，有了早期的海洋。

    在宇宙射线、太阳紫外线、闪电和高温的轮番轰炸、“牵线搭桥”之

    下，海洋中的氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸等小分子结合起来，有机

    化合物出现了。

    在这一年的前三个月，地球和宇宙中无数星体一样，都没有生命存

    在的迹象。然而，有机化合物的出现为生命奠定了基础。4月12日，得

    益于海洋提供的生化反应条件，地球终于结束了孤寂的独居生活，迎来

    了原始生命。然而，此时的生命，还只有最基本的新陈代谢和繁衍功

    能。

    有细胞核的真核生物[2]

    开始在地球现身之时，一年已经过去一半。

    6月15日，这是动物诞生的起点。

    在整个上半年，能在地球舞台上唱主角的，始终是大气和大地，不

    断掀起那天翻地覆的莫测巨变。相比之下，生命无足轻重。

    生命的繁花

    生命在演化，但起步阶段极其漫长。直到8月2日，生命逐渐演化出

    四大界[3]

    ，多细胞生命初具雏形，原始的藻类也开始出现在海洋中。

    不过，一些低等藻类在海洋里出现，地球迎来了多细胞生物的时

    代。这些藻类都相对低等。要想见到海带这类复杂的藻类，还要耐心等上一段时间。

    11月19日，值得铭记。这一天大约是5亿4200万年前，地球发生了

    史上一桩重要悬案——寒武纪大爆发[4]

    (Cambrian Explosion)。这一

    天，海洋生物蓬勃发展。物种演化出了更强大的视觉系统，节肢动物、海绵动物、脊索动物等集体登场，古生代(Paleozoic Era)就此拉开了

    序幕。两天后，寒武纪最具代表性的远古生物——三叶虫

    (Trilobita)[5]

    出现了。

    三叶虫化石

    11月23日15时，一个悲剧向地球袭来。受到伽马射线暴(Gamma-

    Ray Bursts，GRB)的冲击，地球突然迅速变冷，海平面也随之下降，第一次物种大灭绝[6]

    开始了。灭顶之灾突如其来，把原本潇洒自在的海中生物冰封在冰川之下，六成物种和这个世界说了再见。

    庆幸的是，生命虽然弱小，却很顽强，生生不息。无论遭遇多么残

    暴的大灭绝，总有一批新生命冲破黑暗，接管这个星球，这也是被多次

    验证的自然规律。

    11月27日，庞大的史前巨蝎(Megalograptus)现身了。样貌虽然跟

    今天的蝎子相差不远，但这些巨蝎身长2米、体重200千克，足以在当时

    的海洋中称霸一方。此时，一部分生命开始从海洋向陆地进发。在陆地

    上，以裸蕨(Psilophyton)为代表的一批古老植物开始蔓延。一切都似

    乎发展得不错，但好日子并未持续多久。

    11月最后一天，以腔棘鱼(Coelacanth)为代表的总鳍鱼类[7]

    开始

    演化。从骨骼排列上看，这些鱼鳍跟今天脊椎动物的四肢相比差别很

    大，能支撑起鱼类的身体在海底爬行。刚过午时，总鳍鱼类已脱胎换

    骨，胸鳍和腹鳍分别演化成前肢和后肢，还拥有功能跟鳃类似的肺脏，被称为提塔利克(Tiktaalik)的鱼离水登陆，成为最早登陆的海洋生物

    之一。实现了水陆生活的无缝切换，两栖动物也就应运而生。历经几千

    万年的无数次尝试，生物登陆终获成功。

    12月3日，第二次物种大灭绝开始。这一次远比第一次物种大灭绝

    惨烈得多。大型物种遭了殃，史前巨蝎等一批动物就此湮灭。

    12月12日，第三次物种大灭绝降临了。这是最为惨烈的一次，弹指

    间，90%的物种灭绝。据推测，原因可能是西伯利亚暗色岩的大喷发。

    灭绝与新生

    第三次物种大灭绝结束两小时后，中生代(Mesozoic Era)[8]

    继之而来。

    作为地球历史上的关键角色之一，小朋友们喜闻乐见的恐龙登场亮

    相了，首先登场的是槽齿龙和板龙。不过，要想称霸地球，恐龙还得等

    待时机，静候又一场大灭绝的“洗礼”。

    12月15日，地球迎来了第四次物种大灭绝。这一回，气候成了致命

    因素。曾经干热的环境逐步变得温湿，适应不了新时代的生物只能被淘

    汰出局，特别是那些古代大型裸子植物，几乎无一幸免。

    接下来的两天，现代蛙类、海龟和咸水鳄这些现存的活化石登场，令人欢欣鼓舞。

    恐龙注定是这个时代的天之骄子。它们非但没有灭绝，反而变得更

    加昌盛兴旺。在称霸地球的版图中，腕龙(Brachiosaurus)、剑龙

    (Stegosaurus)和雷龙(Brontosaurus)，割据三地。

    尽管爬行动物看似统治了这个时代，但内部却已经出现了分化。

    有一部分爬行动物悄然变身，成了早期的哺乳动物，它们在大地上

    游走，暗暗积蓄力量，为日后的霸权易主埋下了伏笔。尽管如此，此时

    的哺乳动物只有老鼠般大小，并没有太大的发展空间，唯有在狭缝中求

    生和挣扎。

    还有一部分爬行动物向往天空，于是，始祖鸟诞生了。始祖鸟是最

    早的鸟类祖先，随之而来的则是有羽毛的温血鸟类。

    12月26日，即距今7500万年前左右，恐龙家族的巨无霸霸王龙

    (Tyrannosaurus)登场了，它们横行于大地。

    12月26日，地球遭遇了第五次物种大灭绝。距今6500万年前，恐龙

    全军覆没。其灭绝原因众说纷纭，一个主流说法是，小行星撞击地球引起了火山爆发，并导致了一系列灾难性的连锁反应。

    爬行动物“逊位”，鸟类动物和哺乳动物“登基”，新生代展开了。12

    月28日，齿鲸(Odontoceti)和须鲸(Balaenoptera)诞生，它们属于现

    代鲸类，是目前已知的最大的哺乳动物。12月29日，始乳齿象

    (Phiomia)开始演化，后来，变成了今天的乳齿象(Mammut)。这个

    星球又成了大型哺乳动物的乐园。

    回头望去，在最后的两个月，地球上为什么会频繁出现物种大灭绝

    呢？

    我们可以这样理解，唯有物种丰富，灭绝才能谈得上“大”。在地球

    早期，并非没有极端环境，但那时物种有限，遭遇灭绝的物种也就寥寥

    无几。

    灭绝，也不尽然都是坏事。每一次的物种大灭绝，一方面是迫使不

    适应新环境的生物出局，另一方面也是为躲过一劫的物种争取更好的生

    存空间和演化机会。

    灭绝，促使巨头们将把持的生存资源转交到幸存者手中，最终令强

    者有担纲主演的机会。

    智慧的诞生

    相比之下，人类的历史几乎可以忽略不计。

    纵使再奋力向前追溯，人类起源也只能设到300万~700万年前，这

    就是所谓的“人猿相揖别，只几个石头磨过”。若是按照人类文明史算，更是只有短短的几万年时间。也就是说，到了最后一天的午夜，万物之

    灵才披挂上阵。12月31日10时，人猿相揖别。人类离开了赖以生存的森林，开始探

    索其他更适合生存的空间。到了12月31日13时，始祖地猿出现，他们获

    得了直立行走的技能，正式解放了双手。

    12月31日所剩无几。接下来，就进入了人类发展的快车道。

    21时8分，人类第一次使用火，发现了火的照明、取暖、熟食、驱

    敌等种种妙处。要成为有更高级别的生命，掌握火的使用方法无疑是既

    酷炫又实用的技能。

    22时30分，海德堡人(Homo heidelbergensis)出现，同一时期，北

    京人(Homo erectus pekinensis)出现。颧骨高突的北京人，拥有取用天

    然火和保存火种的能力，被视为“人类的先驱”。

    23时37分，尼安德特人(Homo neanderthalensis)登场。就脑容量

    而言，他们更胜智人(Homo sapiens)，却在与智人的冲突中灭绝了。

    然而，尼安德特人的一部分基因存留了下来，延续至今。

    23时58分03秒，即距今1.7万年前，山顶洞人亮相。人类有了原始

    宗教，学会了“跳大神”，并进入了母系氏族社会。

    23时58分51秒，人类学会了耕种，有了远古农业。

    23时59分05秒，人类进入了陶器时代，学会了储藏食物。

    23时59分15秒，人类工具中出现了青铜器。在古埃及，一座座金字

    塔拔地而起。文明时期开始，亚里士多德、孔子等先贤登坛授课，为后

    人留下了无尽的精神宝藏。

    23时59分36秒，人类开始使用铁器。

    23时59分57秒，工业革命，蒸汽机车上路。23时59分59秒，计算机问世，人造卫星上天，人类登上月球。

    示意图：地球的生命演化史(绘图：柳叶刀)

    严格意义上说，从完成国际人类基因组计划到智能手机的普及，再

    到阅读这篇文章的时刻，都只能算是这一年中最后一毫秒的事情。

    天地者，万物之逆旅也；光阴者，百代之过客也。人类灿烂辉煌的

    文明，都不过是地球“一年”最后一分钟的一支短小插曲。

    一岁之后

    或许，在整个宇宙演化的138亿年间，也曾有无数行星和地球一

    样，有过智慧生命的踪迹。或许，这些生命已到访过地球，却在返乡之

    后走向了毁灭。迄今为止，我们还没有发现外星生命。人类及目前推测出的大约870万种地球生命，在这浩渺宇宙中，在

    这有限认知内，成了一棵绝无仅有的“独苗”。

    然而，这棵独苗是否能继续存在，前景尚不明朗。

    过去的生物大灭绝，原因不外乎气候变迁、天灾突降。人类不曾经

    历前五次物种大灭绝，却有着造成大灭绝的能力，特别是近期大量物种

    的灭绝主因都是人类活动。也许，在不远的将来，地球会毁于能源耗

    尽、环境破坏、核战爆发、生化浩劫等人为灾难。

    午夜就要过去，新篇即将翻开；未来何去何从，尽在我们手中。最

    起码，我们应当明白，人类之于万千物种，不过是沧海一粟。

    “仰观宇宙之大，俯察品类之盛。”对自然怀有敬畏，牢记人性之

    本，明天才会更加美好。{书籍朋友圈分享微信Booker527}[1] 一个地质学上的概念，开始于地球形成之初，结束于38亿年前。

    [2] 具有细胞核的生物的总称。

    [3] 真菌与植物和动物在结构、营养方式、消化方式上存在明显差异，因此，在1959年，美国生物学家魏泰克提出了另立真菌界的四界(原生生物界、真菌界、植物界和动物界)分类系

    统。

    [4] 距今5.3亿年的寒武纪地质时期，突然涌现出许多过去不存在的物种，史称“寒武纪大爆

    发”。

    [5] 文中物种括注部分若为斜体标注，则为该物种的拉丁学名，正体则为英文名。

    [6] 发生在距今4.49亿年前的奥陶纪末期。

    [7] 生活在古生代的泥盆纪，湮灭于中生代的白垩纪。

    [8] 距今约2.5亿年~6500万年。人脑竟有6亿年

    人类离开工具，实在是一种孱弱的动物。

    论速度，尤塞恩·博尔特根本不是猎豹的对手；论力量，一只黑猩

    猩(Pan troglodytes)能把一个成年男子打得满地找牙，一只银背大猩

    猩(Gorilla gorilla)估计能打倒一个排的兵力；论视力，鹰隼的眼睛远

    比人眼要精确；论听觉，蝙蝠的超声探测能力令人耳自愧不如……

    那么，人类如何摆脱先天劣势，成为万物之灵？靠的正是发达的大

    脑。正如荀子在《非相》中所言：“人之所以为人者，非特以二足而无

    毛也，以其有辩也。”

    从BP机到智能机

    人脑容量可达1400毫升，每天接收和处理大约34Gb(吉字节)的

    信息，即便并行运算千百条人生问题，也根本不在话下。而这强大的信

    息处理能力，依赖的是信息连接的基本节点——神经元，人脑里的神经

    元数量有多少呢？近乎天文数字，有将近900亿!

    可以说，这是整个自然界最复杂的神经系统。形成如此复杂的系

    统，并非一朝一夕之功。就像手机应用需要不断迭代一样，大脑也整整

    经历了6亿年的不断升级。让我们把时钟拨回6亿年前。那时，远古生物可谓“头脑简单”，或

    者说压根儿没有所谓的大脑结构，甚至连中枢神经系统都不完备。远古

    生物传递信息只能靠一些演化出轴突[1]

    的神经细胞，这些轴突互相连

    接，并传递一些附载有用信息的电信号。

    那时的神经系统，只有最简单的应激能力，仅能在外界刺激下做出

    诸如“有食物，快吃”“有危险，快躲”的简单反应，几乎没有任何记忆存

    储的功能。也就是说，相当于只能接受简单信息的BP机(寻呼机)。

    对于生活简单的原始动物来说，这样的神经系统已经可以满足生活

    需求。然而很快，环境开始变得复杂，BP机式的神经系统遇到了障

    碍。

    有一些生物成功“出水”，登上陆地，演化成了爬行动物。为了适应

    环境的复杂变化，大量神经细胞不得不集结在一起，形成了脑干

    (brainstem)和小脑(cerebellum)，这就是所谓的“基础脑”。但这种

    基础脑的功能十分有限，只有三个皮层(cortex)，仅能满足最基本的

    运动需求。

    雷龙被认为是体形最大的恐龙，体重高达30吨，但脑子只有网球般

    大小。网上曾有这么一个段子：“如果把雷龙的尾巴剁了，可能要过好

    一阵子，它才能感觉到疼痛。”

    显然，基础脑中出现的皮层，给未来的大脑演化打下了坚实基础，因为皮层集中了大量负责各种功能的神经元。有了皮层，大脑才有了储

    存长期记忆、运行复杂思维，甚至表达爱意及亲情这些高级情感的可能

    性。

    又经过一轮漫长的演化，地球终于迎来了哺乳动物。这些哺乳动物

    已有“初级大脑”，初级大脑已经演化出了更多新皮层，传递信息的功能

    变得变强，其余功能也有了跨越式的飞升。于是，未来人脑的雏形出现了。

    不过，大脑若想具备智能，还得熬到灵长类动物出现。以猩猩

    (Pongo pygmaeus)为例，大脑皮层的神经元数量大约是90亿，神经系

    统相当于从BP机升级到了功能手机。大脑越出色，模仿学习的效果就

    越好，反过来也会促使生物本身演化得更快。

    最终，人类与灵长类动物相揖而别，开始直立行走。与此同时，大

    脑也揭开了演化的新篇章。猩猩脑跟人脑相比，完全是小巫见大巫，因

    为早期人类大脑皮层的神经元数量已经达到了160亿。终于，大脑像是

    从功能手机升级到了智能手机，开始奠定人类种群在生物界的江湖地

    位。

    在之后的演化过程中，脑容量的扩充大小，似乎成了决定大脑演化

    程度的关键因素。大约290万~390万年前，人类祖先的脑容量突然开始

    增长，迅速从南方古猿的415毫升涨到1400毫升，达到了现代人的脑容

    量水平。脑容量的变化，也带来了内部神经元和外部构造的巨大变化，比如前额叶区扩大，脑门前突；大脑有了更优质的新皮层，得到了更好

    的发育；神经元连接更多，也更加有条理了。

    脑容量的激增，意味着无论是细胞数量还是组织结构，都发生了重

    大变化。那么，脑容量为什么会突然变大呢？示意图：低等生物和高等生物脑容量的区别

    进步的动力，内外兼修？

    在从古猿向人类演化的过程中，产生了许多基因突变。遗憾的是，我们对大脑这个精妙器官的了解，还处于非常肤浅的层面。科学家认

    为，有几个基因可能为猿脑向人脑迅速演化立下了汗马功劳。

    第一个可能是FOXP2基因。人类和猿的一大区别，是人类拥有语言

    这一强大的能力。如果没有语言，就没有今天的人类文明，语言促使人

    与人之间的信息交流变得更加高效和精确。而FOXP2基因至关重要，这是一种控制语言能力发展的基因，该基因的突变常见于先天性语言功能

    障碍的人群中。另外还有研究表明，FOXP2对记忆力和理解力也有影

    响。

    值得注意的是，这里所说的FOXP2基因只不过是当前语言研究的冰

    山一角，在冰山下面还有许多基因奥秘有待发掘。

    第二个可能是ARHGAP11B基因。这一基因仅见于智人、尼安德特

    人和丹尼索瓦人。而这个基因，可能和大脑语言中枢的出现有关。

    第三个可能是HARE5基因。这个基因很可能是控制大脑发育的关

    键。实验证明，跟移植了猩猩HARE5基因的小鼠相比，移植了人

    类HARE5基因的小鼠在脑容量上扩大了12%，而且产生了相应的大脑皮

    层。

    这些与脑功能增强相关的基因，从何而来？科学家认为，这些基因

    一定孕育在人类演化的实际需求中。如何更好地制造和使用工具，如何

    应对日渐加重的劳动负担，如何开创和传承语言文字，如何由素食向肉

    食转变……这些问题促进大脑不断演化，也推动人类文明前进。

    也就是说，脑容量的激增，是基因、人类行为与外部环境共同作用

    的结果。我们不妨举几个例子简单说明。

    人类祖先曾向北方迁移，地域差异是他们首先要迎接的挑战。通

    常，纬度越高的地方，光照强度就越低。那么，如何在昏天黑地里看清

    东西呢？这离不开成像工具的分辨率，也就是人眼的视力必须足够好；

    此外还需要大脑运算能力跟得上，才能较好地处理图像解析结果。打个

    比方，就像需要同步升级显卡硬件和更新显卡驱动，对于住在高纬度地

    区的人类而言，不仅双眼要锐利有神，连大脑也要跟着提升和扩容。

    火的使用，也给人脑演化带来了机会。在认识和掌握自然火之后，人类不仅能获取光明、御寒、抵御野兽侵袭，还开始慢慢地习惯和喜欢

    烧烤以及烹饪食物。摆脱茹毛饮血没多久，人类的牙齿不再那么锋利，而人类的大脑在享用熟食过程中获取了更多的营养，变得更加发达。火

    给人类大脑容量的提升创造了条件，人类也由此揭开了认识自然和改变

    自然的新篇章。

    大多数科学家认为，东非大裂谷的产生，给人类带来了营养最丰富

    的食材——鱼。鱼油里含有极其丰富又价值很高的不饱和脂肪酸，在被

    人类大量摄入后，这些营养物质也为大脑升级做足了强力助攻的准备。

    碳水化合物，尤其是淀粉，在脑容量加速增大的过程中也起到了不

    可忽视的作用。卡伦·哈迪博士及其团队在综合各方面的数据后提出，人类大脑的运作需要大量葡萄糖，而只有淀粉这类高碳水化合物才能提

    供足够的葡萄糖。淀粉食物的摄入，能够增进唾液淀粉酶基因的复制，从而更高效地合成人脑发育所需的葡萄糖。显然，人类祖先也擅长用火

    对淀粉食物进行烹饪，他们越来越习惯这些更容易被消化的食物。

    人类还有一双可以与大脑媲美的灵巧的手，大脑的发育使人类祖先

    可以制造和使用工具，学会用更高效的方式捕猎和劳动，这反过来又进

    一步刺激了大脑的发展。示意图：古猿向人类演化过程中的脑容量变化(绘图：郑腾腾、李靖)

    幸亏没有“误入歧途”

    不过，就像电子操作系统在更新换代的过程中容易出现漏洞一样，人类祖先的脑容量在达到1400毫升这个里程碑的过程中，也走过几次岔

    路，仔细想想甚至有些令人后怕。

    比如，根据在欧洲发现的海德堡人的遗骸推算，海德堡人的脑容量

    只有1100毫升，演化程度远远不够。然而，一味追求容量大，未必能笑

    到最后。尼安德特人的脑容量将近1700毫升，比现代人还大不少。但

    是，尼安德特人的脑容量几乎被视觉功能和运动功能占据主要位置，思

    维功能和沟通功能被放到了次要位置。后来，尼安德特人在跟现代人的

    竞争中处于弱势，以至于不幸灭种，究其原因离不开大脑功能的“出

    色”程度。

    在经历了相当长时间的演化后，人类特有的大脑皮质中枢得以产

    生，如运动性语言中枢、书写中枢、听觉性语言中枢等，还出现了欣赏音乐、舞蹈和绘画等艺术的中枢，功能越来越复杂、越来越完善。随着

    抽象思维的发展，人类大脑额叶也得到了迅速扩张。

    人脑作为人体中最复杂的部分，也给人类带来了许多烦恼。比如中

    枢神经系统几乎不能再生，有一种假说认为根源是早期神经元分化条件

    不可再现，目的是为了维持记忆。比如“9·11”事件发生的时候，很多孕

    妇目睹了这一刻，她们生出的孩子得抑郁症的概率要高于其他的孩子。

    为什么？DNA记住了。这在某种程度上说明，意识具有一定的遗传密码

    和物质基础。

    示意图：现代人类大脑切面构造

    探索意识起源，离不开大脑研究。随着生活方式的改变和人均寿命

    的提升，人类社会出现了儿童自闭症(childhood autism)、成人抑郁症

    (adulthood depression)、老年退行性疾病(neurodegenerative

    diseases)等脑神经疾病。国际科学界预言，21世纪将是脑研究世纪。

    中国也把脑科学研究列为“事关我国未来发展的重大科技项目”之一，并

    于2015年正式启动“中国脑计划”。

    “窥天地之奥而达造化之极”。我们期待，脑科学的研究和应用，能

    够帮助人类再上一个新台阶，从而协助与人类相关的其他生物及环境变

    得更健康、更美好。参考资料

    1. 姜树华，沈永红，邓锦波.生物进化过程中人类脑容量的演变

    [J].Modern Anthropology，2015，3(3)：32–42.

    2. 佚名.我国科学家破译芝麻遗传密码[J]. 种业导刊，2014，(4)：34–34.

    3. Shultz S.，Maslin M. Early human speciation，brain

    expansion and dispersal influenced by African climate

    pulses[J]. PLoS One，2013，8(10)，e76750.

    [1] 轴突是自神经元发出的一条突起，传递自神经元发出的冲动。《大卫》的睾丸不齐，米开朗基罗的错？

    藏于意大利佛罗伦萨美术学院的《大卫》是米开朗基罗的杰作。那

    雄健的身姿、深邃的目光、躯体间氤氲的张力，无一不是米开朗基罗的

    神来之笔。最具冲击力的，莫不是那象征男性光芒的“睾丸”。

    《大卫》被公认为是西方美术史上最优秀的男性人体雕像之一(拍摄：李雯琪)

    倘若细心地观摩，雕像的睾丸明显左低右高(对于大卫本身来

    说)，而且并非平行垂下，而是略呈“倒八”字。难道这是大师不经意间的手误吗？不，这是米开朗基罗极其细致的

    观察结果。不信的话，男性读者不妨到卫生间仔细看一下自己的私密部

    位，大概率会发现：太奇怪了!原来咱的一对睾丸也不对称!

    睾丸高低各不同

    其实，睾丸不但形状不规则，而且一般会出现左低右高的情况。这

    高低不同因何而来？是不是有某种演化学上的意义？抑或有其他什么神

    秘的根源？

    为了这对高低不同的睾丸，我们试图追根溯源，结果发现这还得从

    娘胎里说起。

    在胚胎发育的绝大部分时间里，睾丸都静静地待在腹腔中。要到7

    个月左右，这哥俩才会慢慢下降，移居到阴囊安家。

    本来，要开展大迁移，就该同心协力，齐头并进，可事实并非如

    此。如同双胞胎出生有先有后，右侧睾丸出发比左侧略晚。如此一来，左侧睾丸往往先降入阴囊，抢占阴囊底部；出发较迟的右侧睾丸拼命追

    赶，却望尘莫及。无奈之下，只能退而求其次，高悬在阴囊之中。

    因此，两个睾丸并不齐位，这是自然之理。但从演化的角度看，为

    何会高低不同呢？

    有一种假说认为，如果哥俩对称平行的话，在受到两腿夹击或外力

    撞击的时候，容易一不小心挤到一起。那场景，可谓天崩地裂……

    于是，在长期自然选择下，两侧睾丸略微错开，方可相安无事，各

    自欢喜。推而广之，再看看人体其他的成对器官，往往也不对称。

    仔细看看镜子，会发现两眼大小不一；去商店买鞋，试鞋时总有一

    只脚觉得偏紧；我们的肺，往往是左边两片，右边三片；更不要提心

    脏、肝脏、脾脏了。这些体内的脏器向来很有立场，常常一边倒，位置

    完全偏向一侧。当然，也有小概率的人心脏长于镜像右侧，称为“右位

    心”。

    这也没什么好奇怪的，须知生命科学中唯一不例外的就是例外。

    不必“囊中羞涩”

    睾丸不但位置不一样，大小也有差别。右侧的“蛋弟”虽然到得晚，个头却比左边的“蛋兄”要大一点。一位标准的成年男性，左侧睾丸平均

    重10.2克，右侧睾丸往往会多0.5克[1]。

    睾丸最重要的作用是生产精子。那么，重量较大的睾丸自然具备优

    势。我们不妨比较一下人类与灵长目的近亲——银背大猩猩和黑猩猩。

    如果按睾丸占体重的百分比排个座次，那么银背大猩猩不及人类，而人类又不如黑猩猩[2]。情到浓时，银背大猩猩能交付的精子只有5000

    万个，人类的贡献量则在数千万到数亿之间，最多的则是输出值竟然将

    近6亿的黑猩猩。也就是说，变大了，确实变强了。

    不过，若是为此觉得“囊中羞涩”，便完全没有必要。

    性能力的正常与否，取决于睾丸分泌的雄激素够不够多。只要一侧

    睾丸有12~25毫升的容积，质地硬度正常，就能分泌出足够的雄激素，也就能带动相关组织和器官正常运转。换句话说，另一侧的睾丸无关紧要，哪怕是切除一个睾丸，整体的生育能力还是可以得到保证。

    有趣的是，睾丸偏小的男性，可能更受青睐。凭借脑成像技术，人

    们发现，睾丸较小的男性，会将更多精力放在照顾孩子上，可能更顾

    家。[3]

    这一点，在黑猩猩和银背大猩猩身上有迹可循，两种雄性在繁衍后

    代时选择了不同的作战方案。睾丸巨大的黑猩猩是多情公子，倾向于寻

    欢作乐，只有足够大的睾丸才能保证自身不断产生精子；而银背大猩

    猩，家庭关系相对稳定，雄性一般专注于将资源投给已有的后代。

    从睾丸功能讲，银背大猩猩是袖珍型，不如黑猩猩；但从个头讲，银背大猩猩比黑猩猩大得多。看来，跟个头无关，睾丸相对大小会在某

    种程度上塑造性格呢。

    左侧银背大猩猩的体型比右侧黑猩猩大得多，但前者睾丸功能远不如后者(拍摄：尹烨)为啥要外挂？

    不过，美玉易碎。睾丸这个至关重要的器官，是男性的最大弱点。

    各种“防狼术”的绝招都是往男性裆下招呼，就连武侠小说中也有“猴子

    偷桃”这样的阴损招式。

    既然如此脆弱，为什么还要孤悬体外，把弱点暴露得明明白白？

    一切都是温度作的祟。

    如果在发育之初，睾丸不下沉，而是留在体内，精子会一直处于正

    常体温。慢慢地，精子会过于懈怠，失去应有的活力。

    但是如果睾丸外挂，精液的温度比体温低2℃~3℃，精子就可保

    持“冷静”的状态蓄势待发。当它们终于有机会进入卵细胞，就会展开竞

    赛，向前冲刺，争取拔得头筹。

    在下降至阴囊时，如果睾丸停在半路不走，便会隐在体内不现，成

    了所谓的“隐睾症”。留在腹腔内的睾丸，往往是跑得慢一些的右侧睾

    丸。在体内高温的长期“炙烤”下，睾丸的生育能力[4]

    不免深受重创，癌

    变的风险也陡然升高。

    庆幸的是，在男宝宝出生三个月后，近七成的隐睾症会不治而愈。

    然而，若是过了半年还没能成功归位，就得通过激素或手术进行治疗

    了。

    睾丸移居阴囊，相当于在一个与身体分离的“海外基地”休养生息，目的是为了控制精子的生长温度。精心演化至此，甚至不惜付出被暗算

    的巨大代价，堪称基因存续的一着妙棋。

    参考资料1. Mascaro J. S.，Hackett P. D.，Rilling J. K. Testicular

    volume is inversely correlated with nurturing–related brain

    activity in human fathers[J].Proceedings of the National

    Academy of Sciences，2013，110(39)：15746–15751.

    2.曾毅.一大一小，一高一低的睾丸[J]. 婚育与健康，2003，(3)：27–27.

    3. 黄鲁刚.隐睾的诊断与治疗[J]. 中国临床医生，2003，31(1)：16–18.

    4. 李志军，马建新，史梦年.隐睾的研究进展[J].洛阳医专学

    报，2001，19(4)：353–354.

    [1] 成年男性睾丸正常平均值为：左侧长宽厚依次是3.3厘米、2.27厘米、1.71厘米，容积为

    13毫升；右侧依次是3.38厘米、2.37厘米、1.78厘米，容积为14毫升。平均而言，右侧睾丸会稍

    大一些。

    [2] 大猩猩睾丸重量只有体重的0.02%，人类约为0.04%~0.08%，黑猩猩则为0.3%。黑猩猩

    性伴侣较多，需要快速产生大量精子，以在激烈竞争中获胜，故睾丸相对重量较大。相比之

    下，大猩猩相对较专一。

    [3] 研究者利用脑成像技术监测父亲看见自己孩子照片时的大脑活动，同时辅以调查问卷印

    证。

    [4] 单侧隐睾患者不育的发生率约为10%~20%，双侧隐睾不育发生率则为40%~80%。核弹也炸不死的“活化石”

    秋来，金黄的银杏叶飒飒飘落，铺成那一地金黄，璀璨斑驳，煞是

    好看。郭沫若深情描绘过银杏叶翩翩而落之美：“秋天到来，蝴蝶已经

    死了的时候，你的碧叶要翻成金黄，而且又会飞出满园的蝴蝶……”

    难以想象的是，这饱含诗意的银杏(Ginkgo biloba L.)，至少在2.7

    亿年前就已经开始装点世界，存活时间甚至长于恐龙们(累计在世1.6

    亿年)。

    银杏原先的名字可不那么浪漫，叫“鸭脚树”。《本草纲目》记载，银杏“原生江南，叶似鸭掌，因名鸭脚”。直到宋朝，受到皇上青睐，才

    一举翻身，得了“银杏”这个美名。

    银杏的名字，也与果实颜色呈白色有关。银杏果也称白果。白果含

    有非常丰富的营养元素，包括维生素、粗纤维、氨基酸、铁、锌等，有

    抑菌杀菌、去痰止咳、促进血液循环和降低血清胆固醇等作用。美中不

    足的是，白果含有少量的氢氰酸毒素，多食、生食可能会引起中毒。

    一棵银杏树从栽种到结果，需要长达20多年的时间。为此，银杏也

    落下了“公孙树”的昵称——公公种下了，孙子才能吃得上。

    这种高大、生长缓慢的乔木是银杏纲、银杏目、银杏科、银杏属的

    唯一现存物种——它的亲戚早已湮没于演化的长河中。唯独银杏熬过了

    无数严寒酷暑，成了裸子植物中最老的孑遗植物。银杏的叶子和果实

    长寿的秘诀：无为而治？

    银杏的寿命极为惊人。目前，已知的世界上最古老的银杏树在我国

    贵州福泉，树龄约有5000年到6000年。而有“中华银杏王”和“天下银杏

    第一树”之称的两棵古银杏树，分别位于我国贵州长顺和山东莒县，树

    龄都在4000多年。

    岁月流转，银杏见证了数不清的物换星移、盛衰兴亡。曾经鲜活的

    巨型蜘蛛和巨型蜻蜓湮灭在石炭纪燃煤之中，曾经威震这颗星球的恐龙

    消失殆尽，各种哺乳动物在树下嬉闹，各色鸟儿在枝叶间翻飞……直至

    人类成为大地的新主宰。

    历尽无数的幻灭和新生，银杏如同一位缄默的老者，又饱含着澎湃

    的生命之力，伫立在这亿万年的孤独与喧嚣之中。

    银杏被称为活化石，是有道理的。在漫长岁月中，银杏演化速度极

    慢，也没有旁系演化。唯有顺着一条既定的血脉，延续了万千世代。今

    天的银杏和亿万年前的银杏相比，基本没有变化。可以说，银杏可以安稳走到今天，靠的是超强的抗逆性[1]。无论外

    界环境怎样变化，银杏以不变应万变，这种无为而治的态度可以从银杏

    的基因窥见一斑。

    银杏的基因组大小超过10Gb，是人类的三倍之多。对于一种二倍

    体植物[2]

    而言，实在是匪夷所思。这是因为在演化过程中，银杏发生过

    两次全基因组复制事件，并伴有大量LTR(Long Terminal Repeat，即长

    末端重复序列，基因组里常见的一类来自于逆转录病毒[3]

    的重复序列)

    的复制和插入。

    两次全基因组复制事件，一次发生在所有被子植物中，一次仅仅发

    生在银杏中。在全基因组复制过程中，银杏的防御机制得到了极大的改

    善。一方面是具备各种防御功能的基因家族发生了广泛的扩张，另一方

    面是多重防御机制的加强。比如如何应对昆虫的攻击，既可以合成直接

    对抗昆虫的化合物，也可以释放吸引昆虫天敌的有机挥发物来间接对抗

    昆虫。

    LTR是逆转录病毒基因组的一部分。这类病毒在植物细胞内捣乱，借用宿主细胞提供的材料进行疯狂的自我复制。随后，再靠着自身携带

    的元件，插入宿主细胞的染色体，成为宿主基因的一部分。

    银杏基因组里的冗余部分，有四分之三都是LTR干的好事。就像电

    脑用久了要清扫垃圾，大部分生物也会主动清洗LTR。然而银杏奉

    行“无为而治”的生活态度，对这些冗余视而不见。

    所以，银杏基因组乍看颇大，但真正跟自身生存发展有关联的部分

    并不算多。

    银杏的淡定无为，也有道理。任由那些外来序列随机插入自己的基

    因组里，有可能会形成新的基因，或者带来相关的基因突变，这对于自

    身演化较慢的银杏来说另有一番意义。而且LTR的不断复制和插入，在某种程度上起到了提前占位的作用，从而避免其他病毒乘虚而入。

    广岛幸存者

    有人说，银杏基因组看起来像个“垃圾桶”。到今天为止，科学家尚

    未研究清楚这么大的基因组到底起到了什么作用。但有一点可以肯定，这套基因赋予了银杏极其强大的适应性。在两亿多年的沧海桑田中，银

    杏处之泰然，甚至在遭遇原子弹核爆的超强辐射后，银杏也未凋亡。

    那是1945年8月6日，在一声巨响中，日本广岛倾覆了。

    当时，在距原子弹爆炸中心500米左右的辐射范围内，温度高达

    3000℃~4000℃，即便在10千米外，也能感受到灼热的气流。在广岛

    市，近20万人瞬间丧命，同样被摧毁的其他生物则数不胜数。

    令人意外的是，有一株树龄200多年的银杏，在被炸得只剩下麦秆

    般粗细的根部后，顽强挺到了第二年的春天，抽出了新枝，并且在第三

    年长出新芽，重焕生机。

    这位广岛原子弹事件的历史见证者，成了珍贵的研究样本。科学家

    从劫后重生的银杏树上采集了种子，想要细细研究其中奥妙，让我们拭

    目以待吧。

    如今，银杏依然在缓缓生长，与亿万年前并无二致。就像陪伴过其

    他那些生物一样，银杏将继续在静默中陪伴人类，见证人类的地老天

    荒。参考资料

    Guan R.，Zhao Y.，Zhang H.，Fan G.，Liu X.，Zhou W.，...

    Fu Y. Draft genome of the living fossil Ginkgo biloba[J].

    Giga Science，20016，5(1)：49.

    [1] 指植物具有的抵抗不利环境的某些性状，如抗寒、抗旱、抗盐、抗病虫害等。

    [2] 由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的生物个体。另外，由二倍体体细胞培

    育而来的植物以及由只含一组染色体组的单倍体经过染色体数目加倍处理而来的植物也叫二倍

    体。

    [3] RNA病毒的一种，其遗传信息存录在RNA上，多具有逆转录酶。穿越亿万年的凶神“鳄”煞

    入夜时分，万籁俱寂，吼声乍起，像沉郁而悠长的梦呓，渐渐转为

    低吼。沼泽中水波翻涌，一群披着铠甲的爬行生物倾巢而出。鳄鱼!成

    群结队的鳄鱼目标一致地奔向某处。

    一支陷入英军重围的日军部队藏匿在沼泽中休养生息。突然，一阵

    惊惶之声响起，而后是撕咬声、骨碎声、惨叫声、枪击声在暗夜里交替

    响起，听来格外凄惨。借着朦胧的光线，闪现在眼前的是大批鳄鱼和人

    的较量。士兵们即使全力招架，却收效甚微，空气里弥漫着血腥味和沼

    泽特有的腐朽味道，昭示着这场恶战的结局。

    一夜过去，沼泽成了人间炼狱，原本1000多人的部队，只剩20来个

    活口。

    这场发生在二战时期的缅甸兰里岛“人鳄之战”，是史上最严重的动

    物袭击事件。

    动物凶猛，鳄鱼尤甚。消灭全副武装的人类军队，对鳄鱼来说只是

    寻常。早在白垩纪晚期，无所畏惧的鳄鱼就向食物链顶端的恐龙发起了

    挑衅。检视一些恐龙的骨骼化石，史前巨鳄(Deinosuchus，恐鳄)的撕

    咬痕迹清晰可见。一个合理的推论是，即便恐龙是当时动物界的霸主，也有变为鳄鱼腹中之餐的风险。崇拜与封神

    鳄鱼虽然凶残可怕，却自古为人尊崇。几千年前的古埃及人把鳄鱼

    当神灵供奉，并对其敬畏有加。

    2015年，伦敦大不列颠博物馆曾展出过一具鳄鱼木乃伊，这具木乃

    伊是由一条巨大的鳄鱼和20条刚孵化的小鳄鱼制成的。考古学家猜测，这条大鳄鱼生前可能被古埃及人当作“鳄鱼神”索贝克(Sobek)的化身

    受到崇拜，死后被制作成木乃伊，隆重下葬。

    作为古埃及的鳄鱼神，索贝克地位尊崇，集太阳神拉(Ra)之火、空气之神舒(Shu)之气、大地之神盖布(Geb)之土、冥王奥西里斯

    (Osiris)之水四种神之元素于一身，收获了四倍的神力，能够呼风唤

    雨。对古埃及人而言，索贝克是埃及法老的庇护神，地位非常高贵。传

    说索贝克能赐予人类财富和丰收，又被视为众神和人类的保护者。

    对鳄鱼的崇拜，在古埃及法尤姆地区尤为突出，那里曾经沼泽丛

    生，鳄鱼出没。后来古埃及人开凿运河引来尼罗河水，在法尤姆修建了

    人工湖来发展农业，把法尤姆变成了繁华之地。为了表达对“鳄鱼神”索

    贝克的崇拜，古埃及人把法尤姆的一座城市命名为鳄鱼城，并在城里修

    建了许多庙宇供奉索贝克。

    在每座鳄鱼神庙里，祭司都供养着一条巨大的“圣鳄”，将其视

    作“鳄鱼神”的化身。他们在“圣鳄”身上装饰黄金珠宝，上供食物，精心

    侍奉。等“圣鳄”死后，祭司将其做成木乃伊，举办隆重的葬礼，并把木

    乃伊安葬在已故埃及法老的遗体身边。时至今日，那些华丽宏伟、保存

    良好的鳄鱼神庙仍是埃及的著名旅游景点。古埃及神庙中的“鳄鱼神”索贝克浮雕

    必须要说明的是，从生物学上来看，人们常提到的鳄鱼其实涵盖两

    种相差很大的类别。鉴别这两类鳄鱼最方便的方法，是观察“鳄鱼的微

    笑”。

    古埃及人崇拜的鳄属于鳄科，英文称crocodile，嘴唇呈V字形，闭

    合之时，下颚两侧的第四齿露出，紧紧与上唇贴合。鳄科成员还包括湾

    鳄(Crocodylus porosus)、暹罗鳄(Crocodylus siamensis)等。

    若嘴唇呈U字形，宛似一柄短铲，闭嘴而不露齿，那么纵使同属鳄

    目，却只能归入鼍(读音为tuó)科，即所谓短吻鳄(alligator)。短吻

    鳄的典型代表之一是中国的扬子鳄(Alligator sinensis)。这种体型较小

    的中国特有短吻鳄在古代被称为鼍，这个字在甲骨文中出现过。鼍也被

    称为“猪婆龙”，相传龙的原型便是鼍。观嘴识鳄：鳄科的鳄鱼嘴唇呈V字形而且牙齿外露，鼍科的鳄鱼嘴唇呈U字形

    随着时移世易，即使凶猛如斯的鳄鱼，也面临生存危机。由于栖息

    地被破坏，我国现存的野生扬子鳄只有200~700条，仍未摆脱濒危状

    态，被列为国家一级保护动物。若是加上人工饲养的扬子鳄，皖浙地区

    的扬子鳄总数也不过1万条上下。

    高效杀戮机器

    鳄鱼的历史，可追溯到恐龙时代。当昔日称霸世界的恐龙消失后，在亚热带、热带地区的河沟中，鳄鱼仍然像其祖先那样蛰伏和捕猎。能

    将命脉自恐龙时代延续近亿年，鳄鱼不可能只靠运气，鳄鱼将最神奇的

    东西都深藏在基因之中。可以说，伟大的基因才是鳄鱼种群生存至今的

    根本原因。

    作为一种顶级掠食动物，经过长期的演化，鳄鱼基因组中很多与视

    觉和嗅觉相关的基因都发生了多次复制，为鳄鱼带来了非常发达的感官

    系统。

    鳄鱼的瞳孔垂直细长，宛似一道缝隙，适合夜间捕猎，还可遮蔽烈

    日，以防侵害。纵使潜入深水，一层瞬膜(nictitating membrane)总能

    覆住双眼，如同人类的泳镜，使鳄鱼对水下情况一览无余。因此，“鳄

    鱼的眼泪”并非假作慈悲，其实是养护瞬膜，相当于鳄鱼的“眼药水”。嗅觉基因表达的上调，足以让鳄鱼在能见度极低的浑水中准确锁定猎

    物，只要有一点儿血腥味，鳄鱼就有可能闻味儿而来。

    鳄鱼的瞳孔垂直细长

    仅仅拥有优秀的视觉和嗅觉，还不足以令鳄鱼成为顶级猎手。鳄鱼

    喉咙背侧有次生腭，可充当食管、气管的阀门，能自由掌控水流进入。

    耳盖和眼睑能保护内耳和角膜，增厚的肺壁则避免了潜水时的高压强环

    境对肺的破坏。鳄鱼的心脏在危急情况下能中止对肌肉供血，以确保大

    脑供氧充足。

    更稀奇的是，鳄鱼有一件终极武器——比一般生物更高效的氧气输

    送系统。

    鳄鱼的祖先本是陆生生物，早已适应陆地生活。那么，当习惯用肺

    呼吸的动物重新下到水里时，首先要解决的便是如何获得充足氧气的问

    题。显然，重新演化出鳃部已然不可能。鳄鱼另辟蹊径，通过提高血液

    输送氧气的能力，减少出水换气的频率。

    以扬子鳄为例，输氧相关的基因在血液中格外丰富，氧气运输能力

    可按需扩增。扬子鳄对血红蛋白和碳酸氢盐的结合能力比其他动物强，可有效避免缺氧状态下由血液变酸引发的酸中毒[1]。再加上能量代谢相

    关基因的优势[2]

    ，扬子鳄憋起气来更加绵长，潜水可长达2小时之久。他山之石可以攻玉，如果可以通过基因编辑修改人类基因，是不是

    就能提高潜水能力？是不是人人都能像《水浒传》中的“浪里白条”张顺

    一样，“水底下伏得七日七夜[3]

    ，水里行似一根白条”，成为潜水冠军

    呢？

    上述情景，想想就令人兴奋不已。但从目前的技术手段看，单靠修

    改基因来复制扬子鳄经过数亿年演化而来的超强潜水能力，还不太现

    实。比如被称作“海上吉卜赛人”的东南亚巴瑶族人，是最善于潜水的人

    类种群，但他们潜水的极限时长也不过十几分钟而已。

    独门血液，百毒不侵

    科学家更关注的是鳄鱼强大的免疫能力。

    鳄鱼的生活中充斥着无尽的搏杀，捕食、争夺配偶和巢穴随时都可

    能发生，受伤是寻常之事。

    沙石密布的沼泽、江流，是大多数鳄鱼的栖息之地。按理说，生活

    在这些不洁的环境中，一旦受伤，伤口极易发生感染，继而会导致严重

    的败血症，结局多半是死亡。

    但不可思议的是，无论伤口多么惨不忍睹，鳄鱼往往能迅速复原。

    而这其中的奥秘，便是鳄鱼的独门血液。

    鳄鱼血含有强效的杀菌肽，能令病原体束手无策。特别是某些蛋白

    质，比人造的抗生素更为高效。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌

    (Staphylococcus aureus)能令一众抗生素铩羽而归，却也会被鳄鱼血立

    刻歼灭。

    鳄鱼超强免疫力的根源，也是基因。比如，在扬子鳄身上，有43个与免疫相关的基因家族都发生了扩张[4]

    ，令其他爬行动物望尘莫及。曾

    有一份研究证明，鳄鱼血清“清剿”HIV病毒的能力，远远超过人类血

    清。

    我们期待，对鳄鱼免疫能力的进一步研究，可以帮助人类更好地对

    抗疾病和伤痛。有人展望，在不伤害鳄鱼的前提下，也许可以将鳄鱼血

    中的杀菌肽制成修复难愈伤口、治愈伤口感染的药膏。特别是当科学家

    对鳄鱼免疫基因有了更深入的了解之后，甚至有望人工合成鳄鱼抗体，让包括艾滋病在内的多种疾病有更好的治疗方法。此外，鳄鱼强大的输

    氧基因，也为治疗某些血液病带来了新的可能。

    生物基因是一座宝库。亿年“老寿星”鳄鱼家族，有凶神恶煞的一

    面，也有救死扶伤的潜能，值得我们去保护、探索和挖掘。参考资料

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    among archosaurs.[J]. Science, 2014, 346(6215):1254449.

    [1] 比如碳酸氢盐结合血红蛋白的相关基因、普通磷酸盐结合氧运输与特殊的碳酸氢盐结合

    氧运输的相关基因等。

    [2] 如碳酸氢铵排泄和心肌收缩等的相关基因。

    [3] 小说中人物的水性是被夸大的，目前经吉尼斯世界纪录认证的水下憋气最长时间，是由

    西班牙人艾利克斯·塞古拉(Aleix Segura)在2016年2月28日创造的24分3秒。

    [4] 最显著的是上调包含TRIM的C型凝集素及嗜乳脂蛋白基因和抗菌肽基因的表达。一匹被招安的“狼”

    冷空气席卷了大地，风声在夜空里呼啸。地平线那端，一个孤独的

    身影正机械地蹒跚着。看样子，它已经走了很久很久。

    它是一匹狼。

    许是与同伴不和，许是跟丢了团队，独狼无声地逡巡在荒原上。一

    连十天，它都没有捕到猎物，茕茕独立，饥肠辘辘。

    在肉食类动物中，狼的耐力、速度和个体战斗力远远算不上拔尖。

    然而群体作战的优势让狼成为高效的杀手。

    狼群习惯的捕猎方式是先从外围包抄，把猎物团团围住，步步紧

    逼。然而独狼并不能完成这样的狩猎，甚至可能斗不过大型食草动物。

    绝望的独狼，动起了投奔人类的念头。

    人类自从掌握了种植技术，就慢慢步入农耕文明，建立起部族村

    落。在人类聚居地，总会有堆积如山的垃圾：破烂菜叶、残羹剩饭，甚

    至粪便。这些都是狼难得的食物来源。

    只要跟着人类，总能苟活下去。

    渐渐地，狼磨掉了锋利的棱角，开始依附人类生活。天长日久的定

    期投喂，狼跟人的关系越拉越近，成了看家护院的忠实门徒。而且，越温顺，越得宠，食物越丰盛，便能繁殖更多的后代。

    从此，曾经特立独行的独狼，正式被招安为“狗”，“与人为善”的基

    因代代相传。想象图：从原始社会开始，人类便有意识地把野狼驯养为家犬(绘图：柳叶刀)

    十年踪迹十年心除了狗，猫也是人类家庭最常见的宠物之一，但猫和狗有很大不

    同。

    几乎所有的猫都有类似的长相。虽然大小不同，毛色各异，但是猫

    咪们都有着长长的尾巴，圆圆的脸，尖尖的耳朵。

    相比而言，狗就显得变化多端，西班牙斗牛犬、贵妇犬、藏獒、牧

    羊犬、北京犬、拉布拉多犬、吉娃娃……不同的狗，长相千差万别。光

    看外形，甚至难以将其归为同一物种。

    这当然是有原因的。全世界所有家猫都是当年波斯、埃及一带单次

    驯化的大型猫科动物的后代，可简单称之为“单中心或寡中心起源”。而

    狗的驯化就复杂多了，是“多中心起源”，即各地独立驯化的结果。

    狗虽然不能讲述历史，但狗的骸骨可以。科学家从狗化石中提取出

    DNA，将其跟700只现代狗的基因比对，发现了狗谱系中的两大分支：

    一支来自东欧亚大陆，像沙皮和藏獒，约在1.4万年前被人类驯化；另

    一支则来自西欧亚大陆，约在1.1万~1.6万年前被人类驯化。

    家犬的起源和驯化，是一个争议不断的科学问题。直到2016年，来

    自中科院昆明动物研究所的张亚平院士课题组与云南大学、瑞典皇家理

    工学院等机构的研究人员才找到答案。他们通过对58只犬科动物(12只

    灰狼、27只来自亚洲和非洲的原始狗及来自世界各地19只不同品种的现

    代狗)进行全基因组重测序分析，发现来自东南亚的狗明显比其他种群

    的狗具有更高的遗传多样性。群体系统进化树分析显示，东南亚的狗是

    与灰狼有亲缘关系的最基础的种群，而位点频谱数据分析表明，最早被

    驯化的狗出现在约3.3万年前的东南亚。

    研究人员由此推测，在约1.5万年前，东南亚的驯化犬类开始往世

    界各地迁移，在中东、非洲和欧洲等地繁衍生息，协助人类狩猎和放

    牧。后来一支走出亚洲的犬类又迁回东方，在中国北部与当地品种进行基因交流。

    凶悍、勇毅的狼变成了乖巧、可爱的狗，是一个在世界各地普遍发

    生的故事内核。基于现代狗和狼的基因比对结果，科学家推测，人类驯

    狼为狗的行为可能发生了不止一次。被驯化后，不同起源的狗又反复配

    对杂交，和狼再次混血，甚至通过彼时未被淹没的白令海峡和美洲的同

    族进行基因交流。最终，来自东欧亚的犬种略占上风，对现代犬种的基

    因贡献更大，西欧亚驯化的犬种则对现代犬种的基因贡献较少。

    不同的生长环境，各异的饮食习惯，多个品种的反复配对，造就了

    狗的高矮胖瘦、美丑妍媸。在全世界，狗的品种有近178个，既有威武

    雄壮的大丹和牧羊犬，也有小巧玲珑的博美和吉娃娃。此时，相信你已

    经了解，怀中那只撒娇卖萌的泰迪，竟和凶猛的藏獒是近亲。

    各个品种的狗，体形、性情各不相同

    基因造就的亲近感

    然而，不管什么品种的狗，都有着和狼截然不同的性情。

    野狼对人要么躲避、要么攻击，而狗在见到人时格外亲热。特别是听到主人回家的脚步声，被驯化的狗就会立刻奔到门口，摇尾示好。狗

    失去了桀骜的野性，把人类视为主人。

    究其原因，源自狗的某些基因突变。普林斯顿大学生物学家布里奇

    特·沃霍尔特和其他遗传学家研究发现，在狗的驯化过程中，6号染色体

    上有一段5Mb的基因区域在演化中被选择，而这一基因片段也存在于人

    类基因组中。如果人类缺失这段基因，便会引发Williams-Beuren综合

    征，出现发育延迟和行为刻板等症状。而行为刻板也是狗有别于狼的核

    心驯化要素。研究结果表明，正是该区段内两个基因GTF2I和

    GTF2IRD1的结构变异，促进了狗的社交能力。在科幻电影《侏罗纪世

    界2》中，迅猛龙对人类的亲昵和忠心，与狗的驯化机理类似。

    这两个基因突变的扩张，将狗的注意力分散到人类身上，正是人类

    选择的结果。投之以木桃，报之以琼瑶，狗对人类越亲热，人类对狗也

    越发体贴。拥有与人亲善的基因的狗会获得更多的关爱和繁殖机会。而

    驯化过程中对人不亲近，乃至会伤人的狗，则难以留下后代。

    久而久之，与人为善的狗越来越多，狗的社会地位得到提升。在许

    多家庭，狗已是重要一员，衣食住行和生老病死都得到了精心照顾。城

    市工薪族养了狗，在外漂泊不再那么孤独；空巢老人养了狗，减少了儿

    女不在眼前的寂寞；一些手头宽裕的人，也会在家里养些纯种狗，当作

    经济实力及身份地位的象征。

    狗在长期和人类共处的日子里，也演化得越发适应人类社会。大约

    1万年前起，人类进入农业时代，食物中淀粉比例增加。相比以食肉为

    主的狼，狗的淀粉酶基因拷贝增加，更加适应消化吸收淀粉。

    艾格尼丝曾言：“狗的寿命太短，这真的是它们唯一的缺点。”时至

    今日，狗已经成为人类的助手和最亲密的伙伴。在村庄里，狗或为人们

    看家护院，拒生人于门外；或看管羊群；或拉雪橇；或刨地翻土，寻找

    失物；甚至可以在树林中寻找埋在地下的珍贵食材。在城市里，狗则提供各种各样的专业服务，拉布拉多、黄金猎犬负

    责导盲，帮助盲人出行；德国牧羊犬探案如神，帮助警察惩凶除恶；嗅

    觉灵敏的德国黑背，则在海关负责缉毒。

    嘉贝丽·文生讲过这样一句话：“洪荒时代，人类从大自然中选择了

    狗，而它也终究没教人失望，成了自然界中最善解‘人’意的动物。”是

    啊，人提供食物，狗提供服务，互惠互利，甚至日久生情，在情感上互

    相依赖，人类和狗之间的甜蜜故事，可望不断地续写下去。

    参考资料

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    2. Vilà C., Savolainen P., Maldonado J.E., Amorim I.R.,Rice J.E., Honeycutt R.L., ... Wayne R.K. Multiple and ancientorigins of the domestic dog[J].Science, 1997,276(5319),1687–1689.

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    genes associated with human Williams Beuren syndrome underlie

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    5. Lindblad-Toh K., Wade C.M., Mikkelsen T.S., Karlsson

    E.K., Jaffe D.B.,Kamal M., ... Mauceli E. Genome sequence,comparative analysis and haplotype structure of the domestic

    dog[J]. Nature, 2005,438(7069),803.天下谁人不识“喵”

    爱猫的陆游曾写过这么一首诗《鼠屡败吾书偶得狸奴捕杀无虚日群

    鼠几空为赋》，不用引用诗句，光看题目就知道陆游得了一只好猫。但

    大部分养猫人怕是没有这个待遇了。

    猫咪，被尊为主子、喵星人。猫奴们常常不解，猫咪为什么总是若

    即若离，一不高兴就离家出走？又为什么总是喜欢在自己全神贯注投入

    工作的时候，突然扑到书桌上昂首阔步，“临幸”一番？

    江湖传言，猫是“养不熟”的动物。上一秒还百依百顺，下一秒就高

    贵冷艳，眨眼之间，态度就会发生180度的大转变。这样的喵主子会不

    会让人不断地怀疑人生？难道对喵主子再怎么呵护付出，都只是一厢情

    愿？

    桀骜不驯的“野猫心”

    达尔文早有预言：一旦回到野外独自谋生，原本靠人供养的家猫会

    瞬间恢复祖先的野性。实际上，即便待在家里的猫也不安生。在美国，流浪猫和被允许出门的家猫平均每天会杀死360万只鸟，平均每年至少

    会杀死13亿只鸟。在英国，研究者估计每年有5500万只鸟被家猫捕食。

    2011年的一项研究发现，在全世界的岛屿上，家猫对22种鸟类的灭绝

    有“直接贡献”，并继续威胁着另外几十种鸟类的安全。如今，登记在册的家猫已有60多种。仅从名字看，土耳其梵猫和英

    国短毛猫好像来自不同国家，但实际上它们的祖上是一家人。

    研究人员找来了非洲南部、中亚、中东等多个地区的野猫和家猫，仔细比对了它们的DNA，特别是重点研究了区分哺乳动物的两类

    DNA。一类是来自猫妈妈的线粒体DNA，另一类是细胞核DNA中的短

    串联重复序列。结果显示，无论是家猫还是野猫，这两类DNA序列都是

    高度聚合的。

    也就是说，即便是养了很多只不同的猫，但这些猫也只是在毛发和

    体型上有差异，DNA里的“野猫心”一点儿没变。

    食物的诱惑

    既然猫如此高冷独立、野性十足，为什么还要屈身在人类的陋室之

    中呢？这一切的根源，要归结为食物。

    大约在1万年前的新石器时代，人类经历了第一次农业革命，开始

    大量耕田种地，并把富余的粮食储存在一座座粮仓里。等到老鼠发现这

    些食物充足的“新大陆”，便安营扎寨，令人不胜其扰。好在人类很快发

    现了老鼠的天敌——那些抓老鼠相当在行的流浪猫，于是就顺理成章地

    把野猫养在了家里。

    对于野猫来说，喜欢不喜欢人类并不重要，重要的是待在民宅里就

    有了守株待“鼠”的大把机会。而人类为了犒劳使劲儿抓老鼠的猫，也会

    时不时地赏点儿鱼肉为猫改善一下伙食。就这样，人类和猫实现了真正

    的互惠互利。

    在同一屋檐下生活久了，猫也会影响人类的宗教信仰。古埃及人发现，猫的瞳孔会随着光线而变化，便将猫视作月亮阴晴圆缺的象征。所

    以，在古埃及神话中，月亮女神的化身就是一只猫。猫在古埃及的地位

    极高，有些主人会在家猫死后为其制作木乃伊，甚至还会举办一场风风

    光光的葬礼。

    但是，到了中世纪的欧洲，猫就没那么好命了。中世纪的欧洲人认

    定猫由女巫化身而来，专为祸害人间。为了消灭女巫，欧洲人大肆虐杀

    猫。有一种说法是，猫大幅减少，老鼠繁衍猖獗，以至于中世纪的欧洲

    鼠患泛滥、鼠疫成灾。

    无独有偶。在澳大利亚，由于单纯考虑到一些濒危动物所面临的安

    全威胁，政府官员也曾经发布过对200万只野猫实施安乐死的计划。

    到底是谁驯化了谁？

    尽管猫和人类的关系阴晴不定，但时至今日，猫寄人篱下也有1万

    年左右了。那么，猫到底被驯化了吗？可惜，未必。

    一般来讲，被驯养的动物大多会形成群居的习惯，哪怕仅仅是挤在

    破茅房里，也要亲亲热热。而猫热衷于自立山头、划分领地，始终保持

    着独来独往的个性。

    另外，要接受驯养，就得改改口味，学会多吃鲜草和杂粮。可内心

    高傲的猫一直忠实于肉食动物的初始设定，无肉不欢。这可能是因为猫

    体内无法合成必要的氨基酸，不太消化得了碳水化合物。所以，养猫就

    得提前做好伺候主子的心理准备，更得提前准备好合口味的精致猫粮，正所谓“猫主虐我千百遍，我待主子如初恋”。

    在猫眼中，人类不过是凑合着能过的同居者。日本科学家发现，猫在听录音时，能辨别出主人的声音，特别是当听见主人喊自己的名字

    时，猫的耳朵也会有反应，但猫就是不屑于挪动半步。

    即便如此，猫奴们还是觉得猫咪呆萌可爱。

    海明威说：“一个人不会被打败，但是可以被猫毁灭。”这里的毁

    灭，是说像海明威一样的硬汉，也会被猫驯服。

    猫咪大多小巧玲珑，浑身上下毛茸茸的，看起来悦目，摸起来舒

    心。此外，大眼睛、小鼻子的标配，就像刚出生的婴儿一样，让人看一

    眼就被戳中柔软的内心。

    多数人都是“可爱回应”机制的奴隶，一看到婴儿、猫，大脑便会释

    放多巴胺，进而变得友好、体贴、无微不至。猫就是靠着引发人脑的化

    学反应，来诱导人类对它有求必应。

    现代家猫

    更何况，猫还会用声音进行诱惑。如果想要食物，它们会在叫声里

    加入一种“哀求”的音调，高频部分就像婴儿哭叫一样，听起来像是一个

    小孩子可怜兮兮地在恳求。听了这样的声音，你还忍心拒绝它吗？

    看来，猫奴们对猫痴心一片，不过是中了猫主儿的套路罢了。猫驯

    化人的程度，可能高过人驯化猫的程度。纯种猫的痛

    《2017年中国宠物行业白皮书》(下称《白皮书》)显示，截至

    2017年，全国宠物猫狗数量达到8746万只，市场规模达到1340亿元，这

    个数字在未来三年还将增加40%。这意味着，几乎每10个人中，就有一

    个人在养猫或养狗。

    猫如此可爱，引无数人争先恐后地加入“猫奴”行列。一些精明人士

    嗅到了商机，培育出了许多美丽可爱的纯种猫，吸引了大批爱猫人士。

    但是，正如近亲结婚容易影响后代智商，越是纯种的猫，越容易出

    现基因缺陷。虽然外形足够动人，但它们常常因为基因缺陷患上罕见怪

    病，终其一生痛苦不堪。

    比如折耳猫。它们的耳朵总是整齐地扣在脑袋上，看起来乖巧可

    爱。其实，这是常染色体编码的半显性基因Fd所致，这个基因会影响骨

    的生长和关节软骨的形成，是一种遗传性疾病，会导致折耳猫软骨发育

    不全。一旦病症发作，折耳猫全身上下都会剧痛，甚至再也不能走路。

    折耳猫的折耳其实是软骨发育不全的表现蓝眼睛的波斯猫当然好看，可蓝色虹膜基因和耳聋基因有着莫大的

    联系。蓝色眼睛是一种色素缺乏的先天缺陷，这样的缺陷常伴随内耳的

    缺损，导致一些听觉器官——柯替氏器、蜗螺旋神经节等发育不全，甚

    至完全不发育而造成耳聋。近八成的蓝眼猫生下来就什么都听不到，或

    者会早早失去听力。

    不少蓝眼睛波斯猫都存在听力问题

    加菲猫，又名异国短毛猫，是由美国短毛猫和波斯猫进行交配繁育

    得到的。加菲猫鼻子有明显的凹陷——鼻眼一线，甜美可爱，靠血统、面相、颜色等来定价。但很多人不知道，这种鼻眼一线实际上是鼻骨发

    育不全导致的鼻腔较短或鼻腔塌陷，很容易引起呼吸不畅甚至哮喘。加菲猫鼻眼一线其实是鼻骨发育不全

    没有尾巴的曼岛猫也有不少粉丝。实际上，它们是脊柱发育不良的

    受害者。一个显性的尾部抑制基因与许多导致畸形的基因连锁，这种基

    因缺陷使得曼岛猫在繁殖过程中面临非常大的健康风险，品种越纯，患

    病的概率越大。它们少了尾椎，脊柱会裂开，泌尿系统也会频频崩溃。

    病入膏肓时，它们的整个脊柱都会失灵，最后陷入瘫痪，早早离开世

    界。

    因为基因原因，曼岛猫没有尾巴，而且脊柱容易裂开由于这些纯种猫的样貌足够稀奇古怪，不少人热衷于让它们将罕见

    病基因一代代地传递下去。由于纯种猫体弱多病，幼猫的夭折率很高，一些不良商贩为了牟利，昧着良心给病得奄奄一息的小猫注射血清或者

    兴奋剂，好让它们在顾客面前显得活泼健康，但小猫被领回家几天后便

    会病重身亡。于是，这类猫又得名“星期猫”，因为它们只能活一个星期

    左右。

    虽然人类从未真正地驯化猫，但人类可以对猫进行育种。不幸的

    是，有些人对猫外形奇异的追求，超过了对猫健康的关注，就像现今被

    培养成各种畸形金鱼的鲫鱼一样，不少猫也成了满足人类审美的牺牲

    品。

    爱猫之心，常人皆有。我们呼吁，更科学、更理性地对待喵星人。参考资料

    1. Vigne J.–D.，Guilaine J.，Debue K.，Haye L.，Gérard

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    domestic cat genome reveals genetic signatures underlying

    feline biology and domestication[J].Proceedings of the

    National Academy of Sciences，2014，111(48)：17230–17235.国宝熊猫“基因堕落”史

    有这样一种动物，“咬合力仅次于北极熊，和棕熊齐平；在海拔

    2000米的山地里，奔跑速度能超过刘翔平地最高速度；能把20多米的树

    当杆子爬；能把三四头狼当垫子坐……”

    如果依照常理推断，这种动物多半会是令人望而生畏的食肉猛兽，再凭借奔跑、攀爬及咬合能力，足以使它成为顶级猎手。

    然而真相却出人意料，这种动物实际上仅靠竹子为生，是世界上最

    珍贵的动物之一，也是我们的国家一级保护动物。熊猫主要以几乎没有营养的竹子为生(拍摄：尹烨)

    是的，这种动物正是惹人喜爱的国宝熊猫。很难想象这些身体胖

    软、头圆颈粗、耳小尾短的萌物，属于食肉目，拥有作为猎手的一切装

    备。

    禄丰始熊猫：懒惰的开始

    800多万年前，熊猫之祖禄丰始熊猫住在潮湿的雨林里。那时的地

    球更加暖和，降水也更加丰沛，特别是食物来源非常丰富，基本上能够

    保证禄丰始熊猫餐餐有肉，算得上是熊猫整个演化史中过得最滋润的一

    段时期。

    禄丰始熊猫万万不会想到，对自己威胁最大的敌人竟会是捉摸不定

    的气候。冰河世纪的来临，导致全球气温骤降。由于生活环境偏南，温度相

    对较高，气候变化并未直接波及禄丰始熊猫。但没过多久，一系列自北

    向南的连锁反应开始了。不少动物迫于严寒，纷纷大举南迁，致使禄丰

    始熊猫不得不面临极大的生存挑战：环境骤变、食物被夺、病菌入

    侵……看起来，禄丰始熊猫几乎被推入了绝境。

    既然自身难保，又没有跟彪悍的北方食肉动物竞争的胜算，禄丰始

    熊猫为了求得一丝生机，只能无奈地把原先视作零食的素食当作主食。

    但即便是素食，也被北来的食草动物瓜分殆尽，禄丰始熊猫只能在夹缝

    中求生存。

    历尽尝试，禄丰始熊猫终于找到了一种小众食物——竹子。那时的

    竹子广泛分布在今秦岭地区及四川地区，存活率高、储藏量丰富且稳

    定，是禄丰始熊猫极易找到的食物。更为重要的是，竹子营养价值极

    低，连食草动物都不屑于采摘，所以根本用不着抢。

    于是，禄丰始熊猫就这样硬着头皮开始啃起了竹子，也开始了素食

    的漫漫之路。而与之相关的演化途径及其后果，更是令人瞠目结舌。

    小种大熊猫：吃素的代价

    几百万年的素食生涯，[1]

    让熊猫付出了高昂的代价。由于营养匮乏

    的竹子无法提供足够的热量，禄丰始熊猫经过演化，变成了一种叫

    作“小种大熊猫”(Ailuropoda microta)的动物，体型只有藏獒那么大。

    为了保持能量平衡，小种大熊猫必须多吃少动。终日饱食，再加上缺乏

    运动，熊猫的这位祖先也变得越来越胖。

    到了100万年前，秦岭和云贵高原因地质运动拔地而起，挡住了寒

    风，气候开始变暖，森林逐步向北延伸，那些南迁的食肉动物也纷纷北归。于是，熊猫的生存空间得到了极大的扩充。

    然而，陷在上百万年积习中的熊猫，已经无力逃出命运的牢笼。好

    吃懒做，让它胖成了一种叫“巴氏大熊猫”(Akluropoda melanole uca

    baconi)的动物，体型比现在的熊猫更大。当它又开始过起没人抢肉的

    生活时，却已经“堕落”成了一个圆滚滚的、基本不怎么爱动的素食动

    物。

    今天，成年熊猫把每天的一半时间用来进食，有时进食长达18个小

    时。它们深陷在代代相传、毫无变化的生活模式中，也习惯了自身笨拙

    宽厚之体型。

    不过，大熊猫难以逃出吃竹子的宿命，并不光是体型的作用。在熊

    猫丧失对肉食的渴求中，基因起到了决定性作用。

    国宝档案：基因的奥秘

    因为食素太久，熊猫体内的一个重要基因T1R1开始失效[2]。T1R1

    基因极为关键，决定了食肉动物能否尝出肉的鲜味。对基因失效的大熊

    猫来说，既然肉食味道和竹子无异，何必再去辛苦捕食？

    遗憾的是，虽然大熊猫以竹为食几百万年，但基因上仍然是食肉动

    物，也保留了很多食肉目的特征，仍有肉食动物的牙齿、消化道，偶尔

    也会掏竹鼠、捅鸟窝，还会吃烂肉、腐肉。

    几百万年间，熊猫并没能演化出消化竹子的基因。熊猫消化竹子所

    仰赖的是寄生之客——纤毛虫(ciliate)。纤毛虫类似于人类的肠道菌

    群，协助熊猫消化食物，跟熊猫有良好的“共生关系”。这种特殊的单细

    胞生物，会努力地在熊猫的消化道中寻找竹纤维，将之降解成糖分，给熊猫提供一些贫瘠的养分。因此，熊猫需要不停进食，才能维持自身所

    需能量。

    为了让自己能更好地活下去，熊猫使尽怪招，其中一招便是无情无

    义的生育模式。

    熊猫的孕期，一般只有3~7个月，初生幼崽瘦小而脆弱，宛似一只

    无助的老鼠。

    这是因为DUOX2基因发生了突变，导致甲状腺素的合成减少，体

    内新陈代谢速率降低。就像人若患上甲状腺功能减退症[3]

    ，也是终日萎

    靡。所以，体重90千克的成年大熊猫，代谢水平竟不到同等体重的人的

    一半。

    从表面看，充满着基因缺陷的熊猫似乎是演化失败的代表作，然

    而，那些跟熊猫祖先同时代生活的古生物多已不在，唯有熊猫横穿800

    万年光阴，避过严酷竞争，幸运地存活于世，也是一个奇迹。

    看似懒惰和缺乏进取心的熊猫，巧妙地将古生物时代的印记藏于自

    身基因组之中。唯有如此，远古的基因才躲过了岁月的销蚀，来到我们

    面前。参考资料

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    174.

    [1] 化石研究表明，大熊猫祖先在约700万年前开始吃竹子，200万年前完成了食性转换。

    [2] 今天成年的大熊猫，一般每天至少有12个小时在进食，最长的能吃18个小时。。

    [3] 甲状腺功能减退的主要症状有嗜睡、表情痴呆、反应迟钝等。小白兔：失控的生殖狂

    “新秋白兔大于拳，红耳霜毛趁草眠”。某年某月，一对小白兔相遇

    了。此时此刻，金风玉露，爱意满盈，天底下怕是没有比这更清新怡人

    的图景了。它们的毛柔软顺滑，人畜无害，温顺乖巧，楚楚动人。

    示意图：一对兔子能生育的后代，远超你的想象(绘图：柳叶刀)

    然而，兔兔虽然可爱，但这次良缘的缔结对生态环境而言却可能是

    一个重大悲剧。仅一年后，柔软的爱意就将化为密集恐惧，233对小白

    兔将在代代繁衍之下布满整片草原。面对这么多可爱的小白兔，恐怕再博爱的人也会倒吸一口凉气，收

    敛起自己的爱心，长久陷入沉吟：怎么才能应付这个数量依然在无节制

    增长的庞大家族呢？

    多生还是优生？

    233这个数字并非凭空而来，兔子惊人的繁殖能力早就被人盯上

    了。为了研究兔子的繁殖问题，数学家斐波那契专门总结出了斐波那契

    数列(Fibonacci sequence)。根据数列，可以推得：又一年过去，一对

    小白兔将变成75025对小白兔；再过一年，小白兔的数量就会增长到

    24157817对!

    无可否认，繁殖是一切生命的主题，但兔子在繁殖方面的特异能

    力，还是让古往今来的人们感到惊讶。因种群多产，在许多早期文明的

    文化中，兔子都被视作丰饶的象征。

    在东方，人们甚至相信：兔子无须交配即可生育。西晋张华在笔记

    小说《博物志》[1]

    中说兔子“望月而孕，口中吐子”；而在希腊神话和日

    耳曼神话中，兔子也都与爱、繁育、作物有关[2]。在基督教世界中，兔

    子则兼任复活节大使，将那承载勃勃生机的彩蛋、玩具，送往坊间闾

    里、万户千门。

    饶是如此，和整个生物界比起来，兔子的繁殖能力却算不得特别突

    出——翻车鱼产卵可达3亿枚，果蝇一年可以繁衍出900只以上的后代。

    在生物学上，这种繁殖策略被称为r选择——死亡率极高的动物要想延

    续命脉，可不得靠快生、多生来代偿嘛。

    反观人类、鲸、大象等生物，则会做出K选择——哪怕生长期长、后代也少，但死亡率也低啊。也许，兔子对生育的执迷，恰恰是存活能力脆弱的印证。乖巧软

    萌，肉质可口，几乎没有抵御天敌的武器，兔子自然成了众兽眼中极佳

    的蛋白质来源，时刻面临族灭的命运。身处如此凶险境地，要想保持物

    种延续潜力，避免灭顶之灾，兔子唯有另辟蹊径，开发出其他动物所不

    能及的复制技术。

    在哺乳动物层面，这种技术开发几乎达到了想象的极限。

    为了生育无所不能

    令人难以置信的是，兔子格外早熟，3个月大时就开始有发情的行

    为。自此，兔子情火常盛，一触即发，基本终年可进入发情期。雌兔发

    情的周期一般是1~2周，每次发情时间从3天到30天不等，偶有发情长达

    半年。而雄兔更是“急火燎心”，几乎随时随地都在蓄势待“发”，一有良

    机就和雌兔疯狂地交配繁衍。一旦雌兔资源紧张，情欲高涨的雄兔甚至

    会对同性下手。

    交配只是繁殖的第一步，要做到多生、快生，还得拉高受孕的概

    率。事实上，人也是一年四季发情的动物，然而人类女性平均每个月只

    排卵一次，大部分情况下会“无果而终”。兔子则截然不同，雌兔排卵根

    本没有规律，可以在交配现场随时排卵。得益于这种灵活机动的方式，兔子怀孕的概率极高。

    只发挥主观能动性还不够，兔子还开发出近乎鬼神之术的技能，无

    限提升着自己的生育能力。

    众所周知，人类和绝大多数哺乳动物如果已经怀孕，是不可能“孕

    上加孕”的。然而，这种规律被兔子打破了，一种名为“异期复

    孕”(superfetation)的神秘技术令它们可以为所欲为。科学家发现，兔子能让子宫产生不同的胎盘，从而在已经怀孕的情况下再怀一胎。

    于是，兔子能同时怀多窝宝宝，最后再分别按时出生。[3]

    数据证

    明，异期复孕可以让兔子在繁殖期多产生35%的后代，这是其他哺乳动

    物无法企及的数字。

    一些观察者还指出，胎儿吸收也是兔子的独门绝技。孕中的兔妈妈

    一旦遇到食物不足、疾病等不利情况，就会直接把肚里正孕育的胎儿逆

    转吸收掉，变成自己的生存营养。听来暗黑残忍，但这却是兔子自我保

    护的重要方法，保证了成年雌兔的生存，也就保证了当条件好转时，兔

    子可以快速投入下一轮繁殖。总之，环境好就生，环境不好就吸收。毫

    无疑问，这种繁殖策略是高效而灵活的。

    除了进可攻退可守，兔子随时随地都在演练繁殖。雄兔无时无刻不

    在发情，雌兔甚至在没有交配的情况下也可“怀孕”，俗称“妄想怀孕”。

    这时，雌兔会假装受孕，开始乳腺发育，肚子变大，四处找窝，有时真

    的连兔子自己也被自己骗到了。

    随时增减的疑云，假象丛生的迷局，凡此种种，无不是戏精兔子主

    导的生育大戏。

    失控的选择

    值得庆幸的是，在现实生活中，地球并没有被高速繁殖的兔子铺

    满。欧亚大陆上的各种天敌始终尽职尽责，有效地控制着兔子的数量，尽管兔子仍靠着极高的繁殖率对抗着这些时刻存在的死亡风险。

    但是，如果兔子到了一个没有天敌的地方呢？

    平静祥和的澳大利亚大陆原本是没有兔子的。有时候，人类会搬起石头砸自己的脚。那是19世纪中叶，一些英国绅士从欧洲带来了几只兔

    子，为的是享受打猎的乐趣。本想“少年猎得平原兔，马后横捎意气

    归”，没想到在这个水草丰茂、没有敌人的天堂，兔子们开始了一场几

    乎不受任何限制的繁殖大扩张。

    扩张的速度达到了平均每年130千米，到1907年，这些兔子的后代

    已遍布整个澳大利亚大陆。与此同时，种群数量也呈指数级暴增。1926

    年，全澳大利亚的兔子数量达到了创纪录的100亿只。这些疯狂繁殖的

    兔子啃食植被，挤占其他动物生存空间，带来了巨大的生态灾难，小袋

    鼠、袋狸等多种动物几近灭亡。

    100亿只兔子吃下的牧草相当于10亿只羊的食量，这令以农业、畜

    牧业为基业，向来“骑在羊背上”为生的澳大利亚遭遇重创，蒙受的经济

    损失更是不可估量。

    羊毛歉收、农产品无法出口，只是经济悲剧的最初征兆；植被荒

    芜、水土流失、土壤退化，才是深层忧虑的真正开端。即使波德莱尔[4]

    的诗行有着绝佳的表现力，恐怕也谱不尽这来自生物世界的“原始恶

    意”。

    不能再这样下去了!忍无可忍的澳大利亚人掀起了大规模的剿兔运

    动。三条篱笆立了起来，总长度超过3000千米，用以拦住兔子的去路。

    空军也出动飞机，展开大规模投毒行动，对兔子来个斩尽杀绝。这些招

    数的确凌厉、决绝，但遗憾的是收效甚微。

    无奈之下，澳大利亚几乎是人为制造了一场“生化危机”。

    他们从南美引进了一种黏液瘤病毒，将其从一个地方传至另一个地

    方，直到这种病毒从1950年开始遍布澳大利亚全境。这种黏液瘤病毒不

    会对其他人畜及野生动物造成什么影响，却是澳大利亚兔子的致命克

    星!仅仅两年，就有八成左右的兔子被消灭。在肆虐澳大利亚半个多世纪后，这群“生殖狂”终于被控制住了，澳

    大利亚人也戏称总算把国家从“灭顶之灾”中解救了出来。

    果不其然，生物问题还是得靠生物方法来解决啊!

    参考资料

    Roellig K.，Goeritz F.，Fickel J.，Hermes R.，Hofer H.，Hildebrandt T.

    B. Superconception in mammalian pregnancy can be detected

    and increases reproductive output per breeding season[J].

    Nature Communications，2010，1(6)：1.[1] 《博物志》是中国古代神话志怪小说集，也是最早有关“牛郎织女”这一神话故事的记载

    出处。

    [2] 兔子是希腊神话中爱与美的女神阿佛洛狄忒的宠物，也是日耳曼土地女神霍尔塔的持烛

    引路者。

    [3] 在极罕见的情况下，人类也有“异期复孕”的现象，英国、美国和我国的新闻报道和医学

    文献中都有相关记载。

    [4] 波德莱尔(1821—1867)，法国19世纪著名的现代派诗人，主要作品有诗集《恶之花》

    和散文诗集《巴黎的忧郁》《人为的天堂》等。——编者注改变了人类大历史的小土豆

    单就地理学意义考察，安第斯山区并不是什么丰饶之地。

    这座南美洲西岸山脉，多处海拔在6000米以上，常年覆盖着冰雪。

    在这里，地质环境动荡，火山喷发、地震、山体滑坡几无间断；气候条

    件多变，只需短短几个小时，气温便可从20℃降至零下。

    当大航海时代的冒险家们踏足这片新大陆时，横看竖看，这里都不

    像是有着高产粮食作物的沃土。

    但是在接下来的几个世纪里，有一位从此地走出的“原住民”，将震

    动半个欧洲，乃至重塑整个世界。

    天外来物

    这位安第斯山“原住民”四海为家，在汉语中拥有70多种名字。

    有些人说，这是土豆、洋芋；还有些人说，这叫山药蛋、马铃

    薯……远在明代，徐光启便在《农政全书》里记载：“土芋，一名土

    豆，一名黄独。”

    不过，徐阁老好像对土豆有些误解。据他描述，土豆“蔓生叶如

    豆，根圆如鸡卵，肉白皮黄”。事实上，如果他有机会踏足南美大陆，便会发现土豆数不胜数的不只是名字，还有品种。据说，光是那里野生

    的品种就已上千，有绯红、姹紫、墨黑、圆球状、条带状、泡沫状……

    实是千奇百怪，各异其趣。

    不过繁多的名称并非由于土豆原产地品种多。作为美洲“原住民”，土豆直到明末才被引进中国，而且引进路线多样。比如当时的闽粤地

    区，从海路引入的土豆就有“番人薯”“番鬼薯”“红毛薯”“荷兰薯”等等。

    从19世纪开始，西南地区、西北地区也多次独立引入马铃薯。如此看

    来，土豆在中国能有70多种名字，也就不奇怪了。

    一种源自安第斯山的作物，能被全世界人民引种到地球的各个角

    落，为什么呢？

    土豆极易成活。就算环境再复杂、气候再恶劣，只要把带芽眼的土

    豆块埋在地下，就能在几十天后获得大丰收。产量高，成熟又快，还不

    需要精心照料，的确是非常理想的农作物。况且，吃土豆乃是吃长埋地

    下的块茎，不管地面上闹了什么火灾虫灾，待到事后挖出，土豆依然可

    以果腹。

    不仅如此，土豆的营养还极其丰富。提供淀粉、蛋白质等能量物质

    只是其基本属性，丰富的维生素、无机盐才是它更胜其他作物一筹的特

    质。土豆营养如此全面，以至引发了人们的无限遐想：“只消土豆加上

    全脂牛奶，即是人体所需的全部营养。”在这种普遍心态的熏陶之下，影视工作者也自然将土豆视为绝境之中的最后希望。在雷德利·斯科特

    执导的科幻电影《火星救援》里，土豆如救世主的圣餐一般降临，支撑

    主人公等到了救援的那一天。在世界各地，土豆都是极受欢迎的主食，和它的同科作物茄子、辣椒一起，成为东北名菜“地

    三鲜”，也被文艺地称为“茄科三杰”

    今天，土豆已经成为西方人的重要主食。在英国，老百姓离了土豆

    似乎就不会做饭，可惜他们糟糕的厨艺反而连累了土豆，令其成了“黑

    暗料理”的象征。可是，放在几百年前，这般“嗜薯如命”的景象却难以

    想象。在第一批接触土豆的欧洲人眼中，它们非但不是不可或缺的吃

    食，反而是必须断然弃绝的令人恐惧的东西。

    魔鬼食物

    16世纪，欧洲的航船探险家们将土豆带回到了故乡。在一片拆箱卸

    货的喧嚣声中，土豆完成了远渡重洋的旅行，开始了异国冒险。

    按理说，土豆来得正是时候。当时的欧洲中世纪萧索阴冷，平均气温处在10世纪以来的最低谷，极其不利于作物生长。再加上大饥荒一次

    次爆发，欧洲各国饿殍遍野，疫病横行。

    若是没有适应力超强的粮食作物，如何能熬过这艰难时势？

    按理说，土豆营养丰富，易于种植，契合了各种需求，正是欧洲各

    国人民翘首以盼的救星。然而，令人错愕的是，在种植土豆的问题上，欧洲人民非但不情不愿，还不遗余力地“抹黑”土豆。

    有人认为，土豆是“魔鬼食物”，因为翻遍《圣经》，没有只字半语

    关于土豆的描述。更有人相信，“小麦向上指，指向太阳与文明；土豆

    却向下指，是指向地府的”。也许，将它放进嘴里，就注定要堕入地狱

    中。

    不只是普通百姓，意见领袖们也很不喜欢土豆，比如狄德罗。这位

    法国百科全书派的代表人物公开宣称：“土豆是一种糟糕的食物，吃了

    叫人腹胀，只有穷人和矿工才需要。”

    于是，擅长“技术扶贫”的土豆，吃了一顿闭门羹。听起来虽然滑

    稽，却又属人之常情。毕竟，最令人恐惧的事物，往往是那些人们最不

    熟悉的东西。同样属于美洲作物的番茄，命运也好不到哪里去，甚至被

    认为有剧毒。

    如果新事物降临旧大陆，却不遭受一番诋毁，经历一些抵制，反倒

    不太寻常了呢。

    况且，人们对土豆的恐惧并非完全凭空想象。土豆推广面临一个重

    要障碍：龙葵素。

    作为一种典型的茄科植物，未成熟或者表皮发绿、已发芽的土豆含

    有大量龙葵素。这是一种相当厉害的毒素，往肚里塞含有龙葵素的土

    豆，轻则上吐下泻，重则中毒身亡。有了这些不愉快的经历，欧洲百姓对土豆充满了厌恶，也似乎可以理解。

    发芽的土豆含有大量的龙葵素，不宜食用

    幸而，云开雾散终有时，守得清心待月明。土豆“卧薪尝胆”一番

    后，终于等到了被正名的契机。

    最强代言

    尽管百姓对土豆兴趣不高，君王却对其价值颇为赞赏。农业社会要

    快速发展，离不开充足的人口；如果能靠土豆解决饥荒问题，那么无论

    是发展国内经济，还是发动对外战争，就都有了坚实的人力基础。

    于是，在王命的驱动下，不少国家开始大范围推广土豆种植，时间

    节点恰恰在“七年战争”(1756—1763年)前后。

    普鲁士气候寒冷，农作物产量低，但国家间战争又需要大量兵员，因此，腓特烈大帝对于土豆的种植推广格外积极。相传，大帝为了推广

    土豆，还玩了一把“此地无银三百两”的小计谋。

    他先派人在地里种下土豆，随后派士兵把菜园守起来。百姓们见

    了，不免疑惑重重：这地下种的东西，是什么奇珍异果？到了夜里，守

    卫们又故意露出破绽，引一些胆大的人连夜赶来偷挖土豆，种到了自家

    园子里。一番苦心下，土豆在普鲁士终于开枝散叶。普鲁士能在“七年战争”中取胜，土豆功勋卓著。据说，遭敌军围困

    之后，饿得最厉害的士兵们都发了疯般挖土豆，而且往往惊喜不断。哪

    怕敌军坚壁清野，把地上的庄稼烧个精光，地里的土豆依旧安然无恙，足以喂饱守城的将士。

    靠着土豆的支援，普鲁士硬撼欧洲诸强，神奇地撑到了胜利之日，德意志兴起也就此开始。也许，这可以解释，为什么腓特烈大帝墓地上

    最多的不是鲜花，而是土豆——正是德国人民对他伟大功绩的最好纪

    念。

    与此同时，法国药剂师帕蒙蒂耶，开始跟土豆结缘。在“七年战

    争”中，这位仁兄先后五次被俘，在普鲁士的牢狱中度过了一段漫长时

    光。幸而，囹圄生活虽然清苦，却始终有土豆陪伴，而且土豆牢饭的美

    味给他带去了不少欢欣。

    回国之后，这位土豆爱好者的赤诚不但未减，反而与日俱增，他费

    尽心思宣传土豆的种种好处。这次，帕蒙蒂耶找到了最大牌的代言人

    ——国王和王后。

    路易十六的王后名叫玛丽·安托瓦内特，华容婀娜，生活奢靡。据

    知名导演索菲亚·科波拉介绍，玛丽生性活泼，素爱湖光山色、落英缤

    纷，所以开辟了一处极大的花园，时时和友人游玩其间。淡紫色的土豆花

    1785年，在国王路易十六的生日晚宴上，帕蒙蒂耶躬逢其盛，为王

    后献上了一束别致的土豆花，映衬得王后明媚生姿。爱花如命的玛丽成

    为当晚最耀眼的明星，土豆也凭花富贵，成为热门。为了响应王后的号

    召，国王在接待外宾时把土豆花别在外衣纽扣上，就连那些贵族太太和

    小姐也不甘落后，争相佩戴这突然被奉为高贵的、时髦的装饰品。

    八年后，被称为土豆最强代言人的王后在法国大革命中被处决。不

    过，由她掀起的土豆风潮却持续了很久。

    福祸难料

    有趣的是，成也土豆，败也土豆。

    与普鲁士和法国相似，土豆也在18世纪末席卷爱尔兰。彼时，爱尔兰土地贫瘠，爱尔兰人只能靠种土豆维持生计。谁料想，在土豆传入爱

    尔兰的180年间，大大养活了老百姓，使得爱尔兰人口增加了17倍。尝

    到妙处后，爱尔兰人从此不再种植其他粮食作物，一门心思种土豆、吃

    土豆，几乎到了三餐不离土豆的境地。无怪时人谚云：“爱尔兰人只有

    两种餐点：大土豆和小土豆。”

    然而，就在一切向好之时，悲剧也在悄然降临。

    如果能够从头再来，爱尔兰人绝不会让那艘载着晚疫病菌的航船驶

    入港湾。或者，他们还会千方百计保证粮食的多样性。恰如鸡蛋不可放

    在一个篮子里，也万万不可将所有粮食作物替换为一种作物，否则后果

    不堪设想。

    但爱尔兰人哪里会想到这些，在连绵阴雨之中，晚疫病不可阻挡地

    暴发了。成片的土豆叶开始发黑、干裂，紫褐的病斑侵染了土里大大小

    小的块茎。单是第一年，爱尔兰全岛的土豆就减产了三成。到了第二

    年，情况变本加厉，收成只剩下四分之一。得了晚疫病的土豆叶子，叶片枯萎发黑

    这一悲剧的重要根源，是爱尔兰单一的土豆品种。在安第斯山区，晚疫病从未得到根治，但印第安人渡过了难关，他们主动丰富了土豆品

    种，确保了粮食多样。

    所谓“东方不亮西方亮”，哪怕品种A、B、C、D的土豆统统病倒绝

    收，但只要品种E的土豆不受侵染，就能满足人类生存的最低需求。

    相比之下，爱尔兰人为了提高产量，只引进了最高产的品种；而在

    晚疫病面前，最高产的也是最脆弱的。

    即使在今天，这种错误还再上演。在美国的密西西比州，大豆胞囊

    线虫病曾疯狂肆虐，造成本土大豆几乎颗粒无收。若不是来自中国的北

    京小黑豆能对抗这种怪病，当地的大豆产业早已被摧毁殆尽。

    回到爱尔兰，当晚疫病到处蔓延时，土豆绝收，整个国家陷入了饥

    荒。一时间，爱尔兰岛疮痍满目，哀鸿遍野，特别是没了主食的爱尔兰人变得“骨瘦嶙峋、形同鬼魅，躺在小屋角落的一堆脏稻草上”。

    被晚疫病肆虐七年后，这场惊世大饥荒终于结束，而爱尔兰人口也

    减少了将近四分之一。实际上，并非没有人前来救灾，比如统治爱尔兰

    的英国政府就送来了玉米和麦片。但当得知这些食物每磅定价一便士

    时，爱尔兰人震怒了，因为让绝收的饥民出钱买粮，就像开了一个充满

    恶意的玩笑。

    留在原地，是死；跨大西洋，另辟家园，或许也难免一死，但也可

    能逃出生天。怀着莫大的勇气，以百万计的爱尔兰人登上了远洋的航

    船，前往新天地寻找一线生机。就这样，土豆把爱尔兰人送往美洲，送

    往正在蓬勃发展的美国。

    今天，爱尔兰人的后裔已经是美国的坚实力量。在4000多万美国爱

    尔兰后裔中，有美国总统约翰·肯尼迪、里根、克林顿；也有知名企业

    家，如亨利·福特；更有人所熟知的娱乐明星，如乔治·克鲁尼、西尔莎·

    罗南。在美国拳界和棒球界，早期的霸主也是爱尔兰人的后裔。

    受益于一场由土豆绝收引发的19世纪最大规模之一的人口流动，美

    利坚收获了一支重要群体，有了睥睨全球的精英和资本，也开始向世界

    一极迈进。

    无独有偶，另一种来自安第斯山的美洲作物——甘薯，也曾使中国

    山区人口迅速膨胀。不过，土地终究无法承载过量人口，在某种程度上

    迫使人们背井离乡，前往山区以外的其他地方，甚至远到南洋、美洲、大洋洲等地寻找新天地。

    作为一种粮食作物，土豆从安第斯山走向了世界，对人类社会的演

    化产生了巨大影响。高产作物虽然能在短期内解决食物供给问题，但长

    期看，单一品种隐患颇大，粮食多样性始终是安全前提。在特定的历史场景下，土豆可能会养活一方百姓，甚至帮助成就这

    方天地的霸业；但土豆也可能会断人活路，驱逐曾经种植土豆、依赖土

    豆的种植者。那么，土豆到底是馈赠，还是诅咒？这并非由作物本身决

    定，说到底还是要看人类是否有足够的智慧善加利用。

    参考资料

    1. 肖利民. 土豆传奇[J]. 食品与健康，2008(11): 38–39.

    2. 王超群，陈思.明末马铃薯传入中国，当时仅达官显贵可享用

    [N]. 中国纪检监察报，2016–06–20.

    3. 潘茜. 主粮曾几度改变人类历史[N]. 长江日报，2015–01–09.

    4. The Potato Genome Sequencing Consortium. Genome

    sequence and analysis of the tuber crop potato[J]. Nature,475,2011，July, 189–195.来自星星的我们？

    我们都在阴沟里，但仍有人仰望星空。

    ——奥斯卡·王尔德

    从2000多年前那个只顾仰望星空而一脚踩空掉进坑里的哲学家泰勒

    斯[1]

    ，到不知从什么时候起便伫立在复活节岛上的那一排排仰头望天的

    摩艾石像[2]

    ，“抬头看看天”，似乎一直以来就是人类的习性。

    很少有动物像人类一样，对仰望星空如此迷恋。星空那渺茫中的自

    由与宁静，抚慰了一代代人的心灵；而那永恒中的寥廓与深邃，更是激

    发了古往今来的人们无限的想象——驾着日辇当空驰骋的“太阳神”，偷

    食仙药升上月宫的嫦娥……复活节岛上的摩艾石像

    随着现代科学的发展，上九天揽月而不见广寒，下五洋捉鳖而不见

    龙宫。许多古时的传说与幻想纷纷被打破了，沉寂的太空与冰冷的海洋

    沉默无言。

    可是，仰望星空的人类，从来不会停止遐想。毕竟，生命如此玄

    妙，宇宙如此广袤，我们会不会来自天上那些星星呢？

    外星人的后代？

    这一想法古已有之，毕竟那些难以解释的现象暗有所指。

    在人类演化的初期，脑容量突然急速提升，从400毫升猛涨到1400

    毫升，大大超过之前的演化速度，从此之后，再无这样的神速加持。这

    是为什么呢？放眼远古，生命起源神秘万分，生命的出现首先要从无机物变成有

    机物。地球上第一批有机物，可能来自原始大气中的甲烷、氨、氢受到

    闪电充能而发生的化学反应，是为“原始汤”理论[3]。但是，从简单的有

    机物再到复杂的生命体，异常艰难。打个比方，这种概率就好像被丢进

    海中的一堆原始材料，在海水里晃荡了亿万年后，竟晃出了一艘航空母

    舰!

    像这种小概率事件，怎么可能发生呢？人类百思不得其解。这些跃

    升，真的是靠自然演化获得的吗？会不会人类本身就是外星物种的后

    代？

    如果在网上搜索，就会发现此类说法比比皆是，诸如“NASA泄密，人类祖先是外星人”“人类是外星人与猿猴杂交后代”“人类是外星人的试

    验品”……

    倘若人类果真来自浩渺宇宙，那么仰望星空的习惯，会不会是思乡

    之情的自然流露？

    脑容量跃升背后

    关于脑容量跃升的猜想，众说纷纭，也是外星殖民假说的常见论

    据，但科学家认为这很可能只是自然演化的正常结果。

    人脑容量从400毫升到1400毫升的跃升，可以解释为表型上的变

    化。举一个简单例子，现在世界上最矮的人只有54.6厘米，最高的人有

    2.51米，相差近4倍。[4]

    在同一时代，人类的表型就可以差这么多，更

    何况在物种漫长的演化过程中呢？要知道，有些生物在对抗恶劣环境

    时，会通过基因组加倍的方式做出应对。表型差距本身并不复杂，也完

    全在我们的理解范围内。此外，许多化石证据表明，虽然脑容量在一个时段内迅速增加，但

    仍是一个连贯过程：南方古猿为404~530毫升，能人为510~752毫升，直

    立人为600~1251毫升，到了智人则为880~1750毫升。

    更何况，这个增加的过程实际上持续了数百万年，所谓的脑容

    量“迅速”增加，是说这数百万年相对于6亿年的神经系统演化不过是一

    瞬之间。而这6亿年早期著名的寒武纪大爆发，名字听起来短暂而猛

    烈，但其实持续了2000万年之久。毕竟系统发生树(Phylogenetic

    tree)，又称演化树，是以百万年为单位描述的。在这么长的时间段，实现从器质到功能的连续增强也似可解释。

    宇宙胚种说

    回到生命的起源，到底会不会跟外星人有关呢？

    在地球上，所有以DNA为基础的生物之间都是有关联的，也就是

    说，所有的生命有一个共同的祖先。而这个祖先，到底是地球的原住民

    还是天外客，至今尚无定论。

    目前的研究证实，无机物和有机物的界限是可以被打破的——在原

    始大气和海洋的模拟环境中，经过放电处理，的确会出现氨基酸类的物

    质。但是，令人疑惑的是，那些简单的有机物如何演化为如此繁盛的生

    命？迄今为止，科学家始终无法验证多分子体系(如氨基酸)如何演变

    为原始生命，而这恰恰是探索生命起源过程中最复杂、最有决定意义的

    阶段。

    即便历经数亿年，“原始汤”也不能把一堆机械零器件“晃”成航空母

    舰。很快，另一种假说——“宇宙胚种说”登场。1993年7月，有人在第10届“生命起源国际会议”上提出，造成化学

    反应并导致生命产生的有机物可能来自跟地球发生碰撞的彗星。还有人

    推断，是穿过茫茫宇宙而坠入地球的某个陨石带来了“生命胚胎”，使得

    刚刚诞生的地球拥有了生命。

    1969年9月28日，著名的碳质陨石“默奇森陨石”，在澳大利亚被发

    现。在这块陨石中，科学家发现了许多有机物，包括百余种的氨基酸，特别是有些氨基酸是构成生物的蛋白质分子所必需的。而碳同位素含量

    分析表明，这些化合物并非来自地球。

    我们是完全在地球上自力更生演化而来，还是来自外太空又步上了

    几十亿年的演化之路？至今很难给出定论。我们无法回到几十亿年前的

    现场，只能期待出现更多的证据并借助实验，来证实某个假说。

    假设在未来的某一天，人类移植了一些微生物等生命体到火星。后

    来，地球不幸发生灾难，在几十亿年后变得面目全非，完全没有了生命

    和文化的痕迹。那么，从火星上演化出的高等生物——火星人，也许会

    琢磨同样的问题，我们是谁？我们从哪里来？我们是火星自己演化出来

    的生命吗？难道是外星人把我们的祖先带到了火星吗？……在澳大利亚发现的“默奇森陨石”

    整个宇宙，由约90种天然存在的元素(不含人工元素)构成。连地

    球上组成所有生命形式的碳也来源于恒星。[5]

    因此，无论是来自地球还

    是来自外星球，我们在元素上是一致的，而从这个角度来说，我们的确

    都是星星的孩子。

    参考资料

    1. 吴秀杰，刘武，吴永胜，董为.中国化石人类脑量演化特点及其

    意义[A]. 第十届中国古脊椎动物学学术年会论文集[C]. 北京: 海

    洋出版社，2006：109–120.

    2. 吴秀杰.化石人类脑演化研究概况[J]. 人类学学报，2003，22(3)：249–255.

    [1] 泰勒斯，古希腊思想家、科学家、哲学家，希腊七贤之一，创建了古希腊最早的哲学学派——米利都学派，西方思想史上第一个有记载并留下名字的思想家，被称为“科学和哲学之

    祖”。

    [2] 摩艾石像，是位于复活节岛的一群巨型人像，遍布全岛。关于这些石像的来历，连岛上

    的居民也说不清，考古学家们有多种说法，但至今没有定论。

    [3] 20世纪20年代，科学家提出一种理论，认为在45亿年前，地球的海洋中就产生了存在有

    机分子的“原始汤”，这些有机分子是由于闪电等能源对原始大气中的甲烷、氨和氢等的化学作

    用而形成的。50年代初，有人通过模拟放电实验，使无机物形成了水溶性有机小分子，其中包

    括4种氨基酸和氰化氢、甲醛等。

    [4] 来自土耳其的Sultan身高2.51米，2009年被吉尼斯世界纪录认证为“世界上最高的男

    性”。来自尼泊尔的Chandra身高仅为54.6厘米，2012年2月被吉尼斯世界纪录认证为“世界上最矮

    的男性”。2015年，Chandra因病去世，享年76岁。——编者注

    [5] 恒星中的核反应会生成碳元素和其他元素，当恒星爆炸，这些元素被洒向宇宙。莫以基因组大小论英雄

    什么叫基因组？

    当我们遇到一个新的物种，随着知识背景的不同而愈发专业，大概

    会从“这是什么动物”“这动物是肉食还是植食”，一直问到“这动物是哪

    个科的”。至于“这货能吃么”，不在本次讨论之列。

    当我们从基因角度去研究一个物种的时候，一定会问一个问

    题：“这个物种基因组有多大？”第一次看到这个名词一定会有些奇怪，基因就是基因，基因组又是个什么东西呢？这东西还能用大小描述么？

    为了便于理解，我们用扑克牌举例。一副牌不算大小王是52张，花

    色是黑、红、梅、方；一个人的基因组有30亿个碱基对(3Gb)，花色

    是A、G、T、C(A腺嘌呤、G鸟嘌呤、T胸腺嘧啶、C胞嘧啶)，都是

    DNA的基本组成部分。如果咱们玩斗地主，78910JQK，这个序列是有

    意义的，在扑克牌里叫顺子，在基因组里可类比于一个基因。但如果这

    个顺子里面的10变成了9，那么这个本来可以一次出去的牌，就变成了

    只有一对9，其他都是单牌，这副牌玩下去可能就输了。这样的变化就

    属于基因突变，如果发生在重要的基因上，可能就会引起遗传疾病或者

    肿瘤。

    这个地球上相当比例的生物都是二倍体，即由受精卵发育而来，且每一个体细胞内都有两套染色体，分别来自父母。人类也是如此。但我

    们讲基因组的时候通常说的是其中的一半，即单倍体。我们可以把一个

    人的基因组想象成一副有30亿张牌的扑克，分成了23摞，每一摞就是一

    条染色体，所以一个人是有23对染色体的(22对常染色体和1对性染色

    体)，又因为性染色体有X、Y两种，所以人类总共有24种染色体。我

    们人类大约有22000个基因(准确的数字今天依然有争议)，但也只占

    到了全部序列的1.5%，其他清楚功能的算在一起也不过3%。也就是

    说，我们基因组当中至少还有97%是“暗物质”，越来越多的证据表明这

    些之前认为的“垃圾序列”是有用的，只是我们还没有研究得很明白。

    现在你明白了吧，说一个物种基因组有多大，就是问这个物种有多

    少张“扑克牌”，也即多少个碱基对。比如乙型肝炎病毒基因组有多大

    啊？3.2Kb，也就是3200对；大肠杆菌基因组有多大啊？4.6Mb，也就是

    400多万对；果蝇(一种苍蝇)的基因组有多大啊？137Mb，也就是1.37

    亿对；水稻的基因组有多大啊？460Mb，也就是4.6亿对；大豆的基因组

    有多大啊？1Gb，大约是10亿对；那小麦的基因组呢？16Gb，也就是

    160亿对。至于人类，刚才已经讲过了，大约是3Gb，也就是30亿个碱

    基对。不光是人类，大部分哺乳动物也都是在3Gb左右，而鸟类的基因

    组大部分是1Gb左右，至于鱼类、两爬类还有昆虫们，它们的基因组大

    小范围就非常广阔了，从几百Mb到几十Gb都有，还真不容易一概而

    论。

    你可能有点儿混乱了，难道不是物种越高等，基因组就越大么？当

    然不是，正如不能说鲸鱼、大象比人体型大，它们就比人类更高等一

    样。物种的基因组大小和它的复杂性之间没有严格的对应关系，这个现

    象被称为“C值悖论”。

    C值悖论我们终于可以正经地讲讲基因组了。基因组是生命的源代码，是细

    胞内所有的遗传信息的总和，是指导物种生长、发育和繁衍的基本程

    序。

    30多亿年前，生命的第一个完整基因组诞生，它具有了复制、变异

    和遗传的特性，从诞生之日起便在这个星球上以不可阻挡的力量扩散和

    传承，形成了今天众多已知和未知的丰富多彩的生命形式。这些栖息于

    不同生命载体的基因组在时间和空间中有着无穷的多样性，基因组大小

    的变异就是其中之一。这个大小，我们用C值表示。

    C值，即每一种生物的单倍体基因组DNA总量，或者通俗一点理

    解，也就是这个物种的所有扑克牌，即所有碱基对加在一起有多重。我

    们一般用皮克(pg，10~12克)表示，1pg的重量约等于1Gb(10亿个)

    的碱基对。虽然生命大致还是遵循了从简单到复杂、从低等到高等的演

    化模式，但正如刚才列举的例子，基因组大的物种并不一定更高等。

    目前研究结果显示，对于每个生命大分支(细菌、真菌、动物、植

    物、藻类和原虫等)，基因组大小与生命复杂度之间并没有绝对的相关

    性，“低等”生命可能拥有极大基因组，而“高等”生命的基因组可能小巧

    而精致，这就是物种之间基因组大小变异的C值悖论。

    这似乎与我们的感性认识不相符合。示意图：陆生植物的基因组大小分布

    (内圈是以苔藓植物为起点构建的陆生植物系统发育树，最小分支单元为科，各科按演化出现

    的时间先后顺序在图中逆时针排布；外圈有色条柱，高度代表该科平均基因组大小，单位Gb；

    内圈加粗的灰色分支对应的外圈基因组大小数值暂缺。数据引自：Jaume Pellicer, et al.,Genome Size Diversity and Its Impact on the Evolution of Land Plants)

    表面上看，我们会认为基因组越大的物种，越可能拥有更复杂、更

    高等的生命形式。然而，这就如同单看国土面积并不能和GDP(国内生

    产总值)成正比一样，GDP与该国的科技水平、人口组成、经济构成甚

    至宗教文化都有关系，谁也不知道国土面积数字背后是否为不宜居住和种植的沙漠或极寒地带。

    另外，C值悖论与达尔文的演化论和自然选择理论也是不吻合的。

    人类基因组大小约是水稻基因组大小的七倍，却只有小麦基因组的约五

    分之一，在自然界的生命体中处于一个中间值位置，但人类却拥有无可

    比拟的语言沟通、劳动创造及建立社区和国家的能力。这就常常引起人

    们的思考：如果不是因为拥有超大或超复杂的基因组，又是什么让人类

    不同于其他生命脱颖而出，进而站在生命金字塔的顶端而主宰地球的？

    这是一个人类相关领域学家都关心的有趣问题。

    而物种内部不同亚种之间，基因组大小各个层面的变异，却往往与

    很多重要表型性状相关联。而这些变异绝大多数来源于功能未知的异质

    染色质和非编码区域，也就是我们刚才提到的基因组中“暗物质”的部

    分。

    最大的基因组有多大？

    到目前为止，已发现的最小生命基因组(不包括病毒)只有

    0.0005pg(0.5Mb)，来自布氏菌属；已报道的最小真核生命基因组来

    自寄生在一些哺乳动物的微孢子虫，约为2.25Mb；而最大的基因组来自

    植物界的日本重楼，也叫衣笠草，约为148.8Gb(前纪录保持者石花肺

    鱼的基因组大小约为132.8Gb)，最大的真核基因组与最小的真核基因

    组之间的差距约为64000倍。这些记录基本达到了一个能行使正常生存

    繁殖功能的生命极限。

    过去几十年，合成生物学致力于能够合成最小的功能基因组，这一

    直以来是人类试图证明“上帝扮演者”身份的重要尝试。同时，在基因组

    测序和组装领域，挑战解码最大的基因组序列也是人们孜孜不倦地解读

    大自然生命杰作的重要关注点。在这里，我们更多地探讨一下“巨型基因组”的问题，且主要关注基因组大小多样性最丰富的植物类群。

    事实上，巨型基因组并不多见，大多数真核基因组都比较小(真核

    生物多样性极高，动植物仅仅是真核生命中极小的两个分支)。纵观所

    有真核生物，确有超过十多个物种基因组大小超过了100Gb(约占已知

    基因组大小物种的0.09%)，来源于5个真核门类：一个来源于蕨类

    (Psilotales)，两个来源于开花植物(Liliales和Santalales), 两个来源

    于脊椎动物(Lepidosireniformeslungfish和Urodelasalamanders)。受当

    前检测技术限制，目前关于这些巨型基因组的结构和功能远未深入研

    究。

    巨型基因五大门类(横轴为各门类中基因大小的数值范围；横向排布的轴线宽度代表各门类物

    种基因组不同数值大小出现的相对频率。数据引自Hidalgo et al., Is There an Upper

    Limitto Genome Size?)

    以迄今为止报道的最大的基因组日本重楼为例，其基因组大小接近

    150Gb，约为人类基因组的50倍。而实际上，日本重楼是个异源杂合的

    8倍体，这也暗示其细胞核中包含了将近1200Gb(150Gb×8)的碱基大小。一个碱基的长度约为0.34纳米，人类基因组单倍体的所有碱基连在

    一起约为1米(整个二倍体细胞的碱基连接起来是2米)，而日本重楼单

    倍体的所有碱基连在一起长达50米，单个细胞核所有DNA碱基连在一起

    长达400米。很难想象这么巨量的遗传物质如何有效地组装在一个只有

    几微米级别的细胞核里。日本重楼生长速度极慢，这与其巨量遗传物质

    在每次DNA复制和细胞分裂中完成一次周期需要消耗的能量之大有关

    系。与此同时，这也引发我们进行相应的思考：150Gb的基因组大小是

    否是生命能承受的极限？单条染色体大小的极限会是多少？

    生命承重的机制是什么？

    究竟是什么样的生命机制和动力造就如此之大的巨型基因组？其中

    一个不容忽视的事实是，我们发现“重复”在生命的演化过程中是极其普

    遍和频繁的。毫不夸张地说，整个生命，甚至整个宇宙，都是由基本的

    信息单位或物质单位由不同形式的重复和排列形成的。

    对于基因组来说，单碱基的串联复制，外显子的复制，基因的复

    制，大片段的复制，整条染色体的复制，甚至全基因组的复制，都是可

    以发生的。还用扑克牌类比的话，那就是从一张牌到一摞牌甚至一整副

    牌，都是可以根据需要(选择压力)不断复制的。在复制中变异，在复

    制中试错，在复制中创造，复制为整个生命演化提供了至关重要的力

    量。这个过程中，全基因组复制事件(一整副牌的复制)是基因组演化

    中最大的变异，其深刻地影响着物种基因组的结构、功能和适应性，影

    响着每一个基因、基因家族、遗传代谢通路和性状。

    很多基因组在演化过程中都频繁经历全基因组复制事件。比如脊椎

    动物的祖先就曾经历过至少两次古老的全基因组复制事件，这两次事件

    对动物从无脊椎到脊椎的过渡起到了关键的作用，尤其是对其形态长成

    方面的塑造。而对于植物，90%以上的陆地植物均经历过一次或多次全基因组复制事件。另一方面，虽然现存的很多物种均以二倍形式存在，但也同时存在多倍体的物种形式，如六倍体小麦、四倍体土豆等；还有

    为了某种特定目的而人工培育的，如三倍体无子西瓜。

    与此同时，还有一类很淘气的扑克牌，可以在一摞牌甚至整副牌中

    跳来跳去，我们称之为“跳跃的基因”，即转座子[1]

    ，这类活动对巨型基

    因组大小的塑造也功不可没。由于占据了基因组的大部分比例(如玉米

    基因组80%以上是转座子，此项发现于1983年获得诺贝尔奖)，故转座

    子被视为“暗物质”中非常重要的一类，是研究基因组大小变异与功能的

    热门课题。

    无尽的谜题

    所有的真核生命的遗传物质均是以染色体为载体进行信息储存、复

    制和传递的。有趣的是，人们发现染色体数目多少与物种分化、新性状

    的产生没有必然联系，这与最近人们通过合成生物学方法将16条酵母染

    色体连成一条染色体但酵母细胞生命状态却相似的发现是相一致的。另

    一方面，相似的基因组大小，由于编排方式和重组规律不同，又会形成

    完全不同的生命存在形式。比如人类基因组约为3Gb，23对染色体，而

    拥有7对染色体的植物茴香，其基因组大小也在3Gb左右，但人类与植

    物茴香是两种完全不同的生命形式，其关键在于基因内容及其排列组合

    的不同。

    在高等植物染色体数目中，12是一个出现频率最高的数字。在数学

    上，12同时是2、3、4、6的公约数；在生活中人类也较为偏爱12这个数

    字，一个生肖轮回12年，一年有12个月，星座有12个，时针转一圈是12

    个小时，一英尺等于12英寸，12个称为一打，甚至人有12对脑神经，等

    等。而在演化上，为什么很多物种最终选择12套染色体编排它们的遗传物质，同样是个有趣的问题。

    科学研究还发现，很多大基因组拥有较少的染色体数目，而一些拥

    有成百上千条染色体的物种的基因组大小却并不大(意思是扑克牌多少

    和分几摞关系也不确定)。另一个较明显的现象是，一个细胞中的DNA

    遗传物质并不是平均分布于每条染色体上的，而是同一个物种不同染色

    体大小之间存在多样性(意思是一副牌总是分成不均匀的若干摞)。而

    在染色体复制和细胞分裂中起到重要作用的着丝粒也并不位于每条染色

    体的中间，而同样存在多样性，如长臂短臂比例分布不均匀(也就是

    说每摞牌一分为二的时候，切牌的位置也是不均匀的)。对于形成这种

    多样性的机制，究竟是随机的还是有某种选择上的适应性，又或仅仅是

    演化过程中的一种暂时性安置或试错，都是值得寻味的问题。

    [1] 一类可以移动的DNA序列，通过切割、重新整合等一系列过程，转座子可以从基因组一

    个位置转移到另一个位置。扫码听尹烨对每篇文章的详解花丛中的《甄嬛传》

    缤纷多彩的花卉，始终是地球上引人注目的风景线。无论是人还是

    动物，对美丽的花儿都有着天生的热爱，古人用“桃之夭夭，灼灼其

    华”，“朝饮木兰之坠露兮，夕餐秋菊之落英”这样唯美的句子描述花

    儿，这正是开花植物想要达到的效果——吸引更多的注意力，有更多的

    机会传宗接代。

    然而，美丽的外表往往隐藏着复杂的内心世界。越是好看、好闻的

    花儿，恐怕越是藏着一言难尽的玄机。在百媚千娇的背后，花儿也上演

    着一出出“后宫”大戏，其手段恐怕连最狠毒的嫔妃也自叹不如。

    有些花儿很佛系

    后宫里，总有几个与世无争、笑看春风秋月的淡泊之人。同样，有

    些花儿，也对争奇斗艳没什么兴趣。

    本质上，花儿和哺乳动物的生育原理相近，雄蕊的花粉得落在雌蕊

    之上，才能“金风玉露一相逢，便胜却人间无数”。不过，在授粉方式

    上，花儿的选择可就多了。假如授粉不需要借助外力，那么花儿就不需

    要耗费精力使出浑身解数，以求博得他者青睐了。

    有些花儿决定自力更生，繁衍问题不劳别人操心。于是，雄蕊和雌蕊长在了一起。等雄蕊一成熟， ......