在驯化方面,社会化的蚂蚁和白蚁也提供了迷人的例子供我们类比。它们不仅会驯养蚜虫作为“畜群”,还会种植真菌作为“庄稼”。

不过人类的洞察力还是输给了分子分类学。分子证据清楚地表明,现代所有犬种都是灰狼(Canis lupus)的后代。[25]狗(以及狼)最近的亲属是郊狼(coyote)[26]和金豺(golden jackal,现在看来也许应该叫金狼)[27]。身体两侧有条纹且背部是黑色的“真正”豺狗跟狗的亲缘关系反而更远一些,尽管它们也还是属于犬属(Canis)。

奶本来是婴儿的食品,不是给成年人食用的,对他们也没什么好处。奶中所含的乳糖需要一种特殊的酶即乳糖酶(顺便一提,这个命名传统值得注意。一种酶的名字通常是在它所作用的底物后面加上一个“酶”字)来分解。一旦过了正常断奶的年龄,哺乳动物就会关闭乳糖酶基因。基因当然还在。

实际上,负责形成A型血和B型血的那些基因很可能在我们跟旧世界猴分离之前就已经分化了,那大概是在2 500万年前。进化上出现的这种特殊现象被称为跨物种多态性(trans-specific polymorphism),它无疑表明,人类内部的差异可能追溯到人类自己尚不存在的时期。

这本书是一部DNA的自然史。不同的路径贯穿时间,一堆看起来黯然无生气的指令把它们编织在一起,而这本书就是关于这些指令的历史。尽管听起来平凡乏味,但实际却截然相反。每一代,每一天,每一小时,这些指令都被织造成精细而多样的生命形式,使我们的朝圣由平淡趋向庄严。

跟书籍的编辑类似,在进化过程中会有大段的DNA在基因组内移动。比如,无可争议的证据表明,我们的2号染色体是由两条类人猿染色体粘接而成的,这也就解释了为什么人类有23对染色体,而其他类人猿都有24对染色体。很难说这算是一个非常大的变化,还是只是一个小突变,毕竟所有原先的基因都得到了保留。

当一个人被孕育成人,或者一只小鼠被孕育成鼠,二者的胚胎发育用的是同一套基因字典,用的都是正常的哺乳动物胚胎发育所用的词汇表。人和小鼠共享这套哺乳动物词汇表中的基因,而它们的差异取决于这些基因被调用的次序,取决于它们在哪些身体部位中被调用,还取决于调用的时机。这一切又受到一系列令人眼花缭乱的复杂机制的调控,对于其中某些机制,我们才刚开始有所了解,它们当中又有相当一部分来自DNA上不编码蛋白质的那些区域。

小鼠的骨细胞跟人的骨细胞很像,却和小鼠的肝细胞不像,这是因为骨细胞履行的功能非常相似,而它们需要调用同一批工具箱子程序来实现这样的功能。这就是为什么所有哺乳动物都有着差不多同样数量的基因:它们需要的工具箱是一样的。

鲸跟偶蹄类的亲缘比跟其他任何哺乳动物都更近,这一点倒不是特别令人难以置信。某个遥远的先祖留下两个后代分支,一个分支向左走进海洋成为鲸的祖先,另一个分支向右进化出所有的偶蹄动物,这听起来也许有点怪,但还不至于让人震惊到无法接受。真正令人震惊的是,根据分子证据,鲸的分类位置是深深嵌在偶蹄动物内部的。

雄性鸭嘴兽在哺乳动物当中算是独树一帜的,甚至在所有有毒动物中也可以说是自成一派。只有雄性才有毒刺这一事实表明,这根毒刺既非用于防御天敌(比如蜜蜂),也不用于捕捉猎物(比如蛇),而是用于同类相争。这种毒素并不危险,却会令对手极为痛苦,而且吗啡并不能缓解这种疼痛。看起来似乎鸭嘴兽的毒素直接作用于痛觉受体。如果科学家能弄明白其中的机理,也许有望凭此获得一些线索,对抗癌症引起的疼痛。

不过,这些实验确实可以充当一个警告,当我们看见化石在千万年间表现出某种明显的趋势时,不要天真地以为这是对某种稳定而持续的选择压力的反应。

17号共祖差不多是我们的1.75亿代远祖,也是所有现存四足动物(tetrapod)的祖先。四足动物的意思是有四只脚。我们和鸟类是放弃了四足行走的四足动物,人类放弃得晚一些,鸟类要早得多,但都被称为四足动物。

对于大多数昆虫来说,幼虫阶段承担了一生中大部分觅食和身体发育的任务,等它最终完成变态发育,成体的主要任务只是扩散和繁殖。在极端的情况下,比如蜉蝣,成体完全不觅食,甚至没有肠道和昂贵的取食器——大自然就是这么小气[13]。

实际上,它们当中的一员,石花肺鱼(marbled lungfish),拥有目前动物界已知最大的基因组:1 330亿个字母,而人类只有可怜巴巴的30亿个。这再一次说明,生物DNA的数量和它的外在形态之间的联系相当微弱。

一个天体所引起的潮汐力的大小,与它的视直径的三次方成正比,此外再乘以它的密度。这也就意味着,如果不考虑其他因素,太阳和月亮应该在地球上引起同样大小的潮汐力,因为在我们看来它们的尺寸差不多。

分子测年的结果支持了长期以来比较解剖学家——或者更准确地说是比较胚胎学家——的想法,即动物界的大部分生物都可被分为后口动物和原口动物两个亚界。

原肠胚是所有动物在生命早期都需要经历的阶段。在原肠胚之前,典型的动物胚胎都是多个细胞组成的空心球,即囊胚,囊壁由单层细胞构成。在原肠胚时期,这个空心球就皱缩形成两层细胞的杯状结构。杯口合拢形成的小孔称为胚孔。因为几乎所有动物都会经历这一个时期,因此人们推测原肠胚可能是一个很古老的结构。

在此,我们击中了后口动物与原口动物之间一个主要的区别。在我们的身体中,脊髓神经是沿着背部分布的。而在典型的原口动物像沙蚕或蜈蚣里,它们的主要神经在腹侧,消化道在背侧。

身体主要器官的形成最初是通过细胞层的一系列折叠和内陷完成的。一旦构建生物形体的各种零部件归位,接下来的胚胎发育就主要是细胞生长,此时的胚胎就像个热气球一样,所有部件都充气膨胀开来。这是一种非常特殊的气球,身体的不同部分以精确控制的不同速率膨胀。这就是非常重要的“异速生长”现象(allometry)。《

在胚胎非常早期的阶段,细胞需要“知道”自己在两个主要维度上的位置,即头尾轴(前后轴)和上下轴(背腹轴)。那么这里的“知道”是什么意思呢?最初是指一个细胞的行为取决于它所处位置的化学浓度梯度,而这个梯度是沿着两个体轴分布的。胚胎的这种化学浓度梯度必然源于卵细胞本身,因此它受到母体基因的调控,而不是合子自身的核基因。

自从最初在果蝇中被发现以来,Hox基因的身影无处不在:不仅是在甲壳虫等其他昆虫中,也在包括我们人类在内的几乎所有被研究的动物中存在。而且美好得让人难以置信的是,Hox基因在不同生物体中经常发挥着相同的作用,以同样的方式告知细胞所处的体节位置,甚至以相同的顺序排列于染色体上。

这就引出了一个有趣的观点,可以用来解释为什么动物在生命早期就将生殖细胞与身体的其他部分分离:防止成年后感染的病毒扩散到生殖细胞。这是一个更普遍的情况的特例:防止自私的复制因子进化出某种手段帮助自己渗透到生殖细胞里因而危害整个生物体。——作者注

与细菌不同的是,我们的基因组被分成很多基因片段:编码蛋白质的有用片段(外显子)被可以忽略的垃圾(内含子)分开。有证据表明,这些真核基因中的内含子可以追溯到一种特殊类型的自私基因元件(被称为II型内含子),这在线粒体的细菌亲戚中很常见。该理论认为,线粒体虽然为早期的真核生物提供了有用的服务,但宿主基因组也感染了它们的超自私DNA寄生虫。我们起初的基因是连续排列的有用信息,但被寄生DNA片段打断了,这些寄生DNA片段后来演变为无意义的内含子。我们细胞的许多进化特征都可以被看作对这个问题的回应。