复制中准确性与错误之间的平衡是微妙的。错误太多,生物体就无法正常运作,但错误太少,它就牺牲了适应性。生物体的稳定性与创新之间也必须存在类似的平衡。红细胞数量的增加可以帮助生活在高海拔地区的人或群体更容易地移动和呼吸,因为更多的红细胞可以携带更多的氧气。但额外的红细胞也会使血液变稠。如果增加太多,“就像泵送石油一样”,用天普大学人类学家查尔斯·韦茨的话来说。这对心脏来说是沉重的负担。因此,那些被设计成在高海拔地区生活的人获得了更高的呼吸效率,但却以心脏风险更高为代价。达尔文的自然选择就是通过这种方式照顾我们的。这也助于解释为什么我们都如此相似。进化根本不允许你变得太不一样——至少在不成为新物种的情况下是这样。
你和我基因之间0.1%的差异是由我们的单核苷酸多态性(Snips)造成的。现在,如果你将你的DNA与第三个人的DNA进行比较,也会有99.9%的对应性,但Snips在大多数情况下会位于不同的位置。如果将更多的人加入比较,你会在更多的地方发现更多的Snips。对于你32亿个碱基中的每一个,地球上某个地方都会有一个人或一群人,在那个位置有不同的编码。所以不仅将“人类基因组”称为“the”是错误的,而且从某种意义上说,我们甚至没有“一个”人类基因组。我们有六十亿个。我们都是99.9%相同的,但同样地,用生物化学家大卫·考克斯的话来说,“你也可以说所有人类没有任何共同之处,那也是正确的。”
但我们仍然需要解释为什么那么少的DNA有任何可辨别的目的。这开始变得有点令人不安,但确实看起来生命的目的是为了延续DNA。我们DNA中通常称为垃圾的97%,很大程度上是由一串串字母组成的,用里德利的话来说,“它们存在的纯粹而简单的原因是它们擅长自我复制。”[45]换句话说,你大部分的DNA并非致力于你,而是致力于它自己:你是一个复制它的机器,而非它为你服务。生命,你会记得,只是想要存在,而DNA正是使其如此的原因。
即使DNA包含制造基因的指令——当它为基因编码时,正如科学家所说——也未必是为了生物体的顺利运作。我们拥有的最常见的基因之一是逆转录酶蛋白的基因,它在人类中没有任何已知的有益功能。它唯一的作用是使逆转录病毒,如艾滋病病毒,能够悄无声息地溜入人体系统。
换句话说,我们的身体投入了相当大的精力来生产一种毫无益处、有时甚至会重创我们的蛋白质。我们的身体别无选择,只能这样做,因为基因命令它。我们是它们奇思妙想的容器。总的来说,几乎一半的人类基因——这是迄今为止在任何生物体中发现的最大比例——据我们所知,根本不做任何事,除了自我复制。
所有生物在某种意义上都是其基因的奴隶。这就是为什么鲑鱼、蜘蛛和其他数不清种类的生物都准备在交配过程中死亡。繁殖、传播自己基因的欲望是自然界中最强大的冲动。正如舍温·B·努兰所说:“帝国覆灭,本我爆发,伟大的交响曲被谱写出来,而这一切背后都有一种要求满足的单一本能。”从进化的角度来看,性真的只是一种奖励机制,鼓励我们传递我们的遗传物质。
科学家们刚刚勉强消化了我们大部分DNA什么也不做的惊人消息,更意想不到的发现就开始出现了。首先在德国,然后在瑞士,研究人员进行了一些相当离奇的实验,却产生了奇怪地不离奇的结果。在一个实验中,他们取出了控制小鼠眼睛发育的基因,并将其插入果蝇的幼虫中。本以为这可能会产生一些有趣怪诞的东西。事实上,小鼠眼睛基因不仅在果蝇体内制造了一个可行的眼睛,而且制造的是一只果蝇的眼睛。这是两种已有5亿年没有共同祖先的生物,却能像姐妹一样交换遗传物质。
无论研究人员在哪里寻找,情况都是一样的。他们发现可以将人类DNA插入果蝇的某些细胞中,而果蝇会像接受自己的DNA一样接受它。结果发现,超过60%的人类基因与果蝇中的基因基本相同。至少90%在某种程度上与小鼠中的基因相关。(我们甚至拥有制造尾巴的相同基因,只要它们能被启动。)在一个又一个领域,研究人员发现,无论他们研究的是什么生物——无论是线虫还是人类——他们常常研究的基本上是相同的基因。生命,似乎是根据一套单一的蓝图绘制出来的。
进一步的探索揭示了一组主控基因的存在,每个基因指导身体一个部分的发育,这些基因被称为同源异形(homeotic,源自希腊语“相似”)或hox基因。Hox基因解答了一个长期令人困惑的问题:数十亿个胚胎细胞,都起源于一个受精卵并携带相同的DNA,如何知道去哪里以及做什么——这个细胞应该变成肝细胞,这个变成有弹性的神经元,这个变成一个血泡,这个成为跳动翅膀上闪光的一部分。正是hox基因指导它们,而且它们对所有生物都以大致相同的方式进行指导。
有趣的是,遗传物质的数量及其组织方式并不一定,甚至通常不,反映包含它的生物的复杂程度。我们有四十六条染色体,但一些蕨类植物有超过六百条。肺鱼,所有复杂动物中最不进化的一种,其DNA数量是我们的四十倍。即使是普通的蝾螈,在基因上也要比我们壮丽五倍。
显然,重要的不是你拥有多少基因,而是你如何利用它们。这真是一件好事,因为人类基因的数量最近受到了重创。直到最近,人们还认为人类至少有10万个基因,可能还要多得多,但人类基因组计划的首批结果大大降低了这个数字,表明基因数量更像是3.5万或4万个——大约与草中的基因数量相同。这既令人惊讶又令人失望。
你不会没注意到,基因常常与许多人类的弱点联系在一起。兴高采烈的科学家们曾在不同时期宣称自己找到了导致肥胖、精神分裂症、同性恋、犯罪、暴力、酗酒,甚至商店行窃和无家可归的基因。或许这种生物决定论信仰的顶峰(或最低点)是1980年发表在《科学》杂志上的一项研究,该研究认为女性在数学方面存在遗传劣势。事实上,我们现在知道,关于你的几乎没有任何事情是如此简单明了的。
这在一个重要方面显然是可惜的,因为如果你有决定身高、糖尿病倾向、秃顶或任何其他显著特征的单个基因,那么分离和修改它们就会很容易——至少相对容易。不幸的是,三万五千个独立运作的基因远不足以产生构成一个令人满意的人类所需的物理复杂性。因此,基因显然必须合作。一些疾病——例如血友病、帕金森病、亨廷顿病和囊性纤维化——是由单个功能失调的基因引起的,但通常情况下,破坏性基因在能够对一个物种或种群造成永久性麻烦之前很久就被自然选择淘汰了。在大多数情况下,我们的命运和舒适——甚至我们的眼睛颜色——并非由单个基因决定,而是由协同工作的基因复合体决定。这就是为什么弄清楚这一切如何组合在一起如此困难,以及为什么我们不会很快生产出设计婴儿的原因。
事实上,近年来我们了解得越多,事情往往变得越复杂。甚至思考,结果也会影响基因的工作方式。例如,一个男人胡须生长的速度,部分取决于他思考性的频率(因为思考性会产生睾酮激增)。在20世纪90年代初,科学家们做出了一个更深刻的发现,他们发现可以敲除胚胎小鼠中据称至关重要的基因,而这些小鼠不仅常常健康出生,有时甚至比它们未被动过手脚的兄弟姐妹更健康。当某些重要基因被破坏时,结果发现,其他基因会介入填补空缺。这对我们作为生物体来说是个极好的消息,但对于我们理解细胞如何工作来说却不那么好,因为它在我们几乎尚未开始理解的事情上又增加了一层复杂性。
很大程度上正是由于这些复杂因素,破解人类基因组几乎立刻被视为仅仅是一个开端。正如麻省理工学院的埃里克·兰德所说,基因组就像人体的一份零件清单:它告诉我们我们是由什么组成的,但没有说明我们是如何运作的。现在需要的是操作手册——如何使其运行的说明。我们离那一点还很遥远。