魚能長出腿不是因為演化而是基因突變
羚羊與蜜蜂：眾生的演化奇景作者：陶雨晴出版社：清華大學出版社定價：49元
2004年7月，芝加哥大學的古生物學家舒賓（Neil Shubin）終於在北極找到了他尋覓十載的東西。一條在岩層中沉睡了3億7500萬年的魚。它有鱷魚一樣扁平的頭顱，可以靈活轉動的脖頸，還有可以在泥里爬行的胸鰭，肌肉發達到足以做俯卧撐，幾乎能說是原始的腿。這個怪物被命名為提塔利克魚（Tiktaalik）。
在破解遺傳秘密之前 大多數學者都接受獲得性遺傳的觀點
真正的科學理論不僅能解釋現有的東西，也能預言未來的東西，在3億8500萬年前的岩石里有許多種魚的化石，3億6500萬年前的岩石里，則有許多種兩棲動物的化石。根據進化論的預言，我們應該能在這兩個時代，兩類生物之間發現一個過渡的環節。科學家們去找了，發現了3億7500萬年前的，有腿，會走路的魚。達爾文再次證明了他的英明與正確。
達爾文說人是猿猴的後裔，固然驚世駭俗，但還不是絕無僅有。你在生物課本上能看到拉馬克這個名字，「生物學」一詞就是他創造的，早在達爾文的名著《物種起源》出版前五十年，他就提出生物進化的概念。
拉馬克相信，「用進廢退」是生物進化的動力。多用的器官就會進化，不用的則會退化。提塔利克魚苦練走路，鍛煉肌肉，它的鰭就會進化成腿。長頸鹿伸頸去夠樹葉，脖子就會進化到兩米長。拉馬克也考慮過，猿練習直立也許會進化成人。我們每天都看得見無數熟能生巧的例子，肌肉要鍛煉才強健，腦子越用越靈活。這樣看來，拉馬克似乎很有道理。但演化是緩慢的，從魚鰭到腿，歷經3億7500萬年。
對此，拉馬克回答說，在一代魚（或者長頸鹿或者猿）的生命里，鍛煉只能造成微小的變化，而這些變化會遺傳給子女，它的子女繼續鍛煉，在父母的基礎上增加一點點。這樣，經歷漫長的時間，積土成山，魚鰭會發生巨大的變化，而猿也可以變成人。
鍛煉加強的那些特徵，可以遺傳給下一代，這種觀點被科學家稱為「獲得性遺傳」。在現代科技破解遺傳的秘密之前，大多數學者都接受獲得性遺傳的觀點，其中包括達爾文的祖父伊拉斯謨。
拉馬克生前，「用進廢退」的思想並沒有引起太多注意，直到達爾文出版《物種起源》，掀起軒然大波，達爾文的反對者把拉馬克的觀點翻出來，作為和達爾文交戰的武器。
卡默勒就是其中之一。他養了一種叫產婆蟾的蛤蟆。蛤蟆是體外受精的動物。母蛤蟆產卵的時候，公蛤蟆會抱住它，把精子灑在卵上。蛤蟆在水裡特別滑，所以公的水生蛤蟆腳底都有粗糙的肉墊，叫做「婚墊」，以免擁抱的過程中滑脫。產婆蟾是在陸地上生活的，沒有這一器官。卡默勒把產婆蟾養在水裡。養了幾代產婆蟾之後，他激動地宣布，我讓旱地蛤蟆的腳上長了婚墊！這說明拉馬克是正確的。
這個發現引起巨大的反響，最後卻有個可笑又可哀的結局。有的科學家做了同樣的實驗，卻無法培育出帶防滑墊的蛤蟆，檢查卡默勒的產婆蟾的要求總是遭拒，引發了懷疑。甚至有人發現，卡默勒用注射器在蛤蟆腳上打墨水，讓蛤蟆皮上腫起黑色的一塊，然後稱這是「用進廢退產生的防滑墊」。最後卡默勒竟以自殺結束生命，他是不是出於對欺騙行為的悔恨，我們無從知道，但他顯然是承受了很大心理壓力的。
這樣看來，「用進廢退」的觀點相當可疑。達爾文的支持者魏斯曼（August Weismann）把老鼠的尾巴砍掉，再把它們生的小老鼠尾巴砍掉，這樣重複了22代，老鼠還是堅持不懈地長出尾巴。他因此提出，動物在生活中獲得的特徵，不能遺傳給下一代。斷尾的老鼠不會生斷尾的小老鼠，小魚也不會繼承爸媽強壯的鰭，一個我們更熟悉的例子是，即使代代裹小腳，中國的小孩生下來依舊是天足。
在卡默勒的時代，科學家還不知道，使得魚長鰭，蛤蟆長婚墊，並且保證魚鰭和婚墊傳給下一代的東西是什麼。
不能說DNA就是基因 基因更像是做出DNA的「菜譜」
廣受歡迎的科普作家道金斯曾說過，基因是生命的藍圖，這個比喻也許動聽，但它離事實其實是很遠的。
藍圖，不管是房子的還是汽車的，都是一（多）幅圖畫，和它所製作的東西是「一一對應」的。基因不是畫，如果非要用比喻的話，和它最像的東西也許是菜譜。這部菜譜寫的是製造蛋白質的方法。蛋白質既是構成身體的磚瓦，也是搭建身體的工人，基因藉此創造出活生生的生物。
菜譜長得既不像動物餅乾也不像蔥爆羊肉，和菜肴糕點也沒有嚴格的對應關係。如果你改動菜譜前面的字，比如放多少糖，結果不是擺在前面的幾塊餅乾變化，而是所有餅乾的味道都改變了；如果你改動最底下的字，比如烘烤的溫度，餅乾的最頂上一層會變黑。同理，魚的基因長相併不像魚，人的基因也不像人，並不會從頭到腳，整齊排列出一個人形來。有些基因的作用波及全身，有些基因只管一小塊地方。
1953年，物理學家克里克、生物學家沃森與威爾金斯共享諾貝爾生理學獎。他們證明，在生物遺傳中，最重要的化學物質是DNA，並發現DNA分子的形狀是雙螺旋狀，或者說「麻花」。生物學從此邁進了一大步。
今天，「DNA」「基因」和「遺傳」三個詞可以說是鼎鼎大名，婦孺皆知。但你可能沒有想過，你不能說DNA就是基因。DNA是物質，基因是菜譜，也就是說，是信息。「書」指的是一大堆紙和一點油墨嗎？基因與DNA的關係，猶如書中的信息與材料的關係。如果你有一堆紙，你可以在上面印隨便哪本書，如果你有一堆DNA，你可以在上面寫出魚、人、蛤蟆的配方。
產婆蟾能長出婚墊不是因為「用進廢退」 而是「適者生存」
克里克、沃森和威爾金森在發現雙螺旋的同時，還提出了另一個偉大發現，它有個很厲害的名字：「遺傳學的中心法則」。它的原理非常簡單：基因里的信息流動是「單向」的。也就是說，基因里的信息能傳給蛋白質，而蛋白質不能把信息傳給基因。
生物的身體造成之後，就再也不能把信息交給基因，這就導致，它無法命令基因去做任何有「意義」的事。
3億7500萬年前，不管魚在泥淖里如何苦練身體，基因仍然是八風吹不動端坐紫金蓮，不會根據身體的需求，產生腿的配方。根據中心法則，身體「上訪」基因的這條路，根本就沒開通。
如果基因是藍圖，這種「一言堂」的場面也許還能改變。假設遠古時期的魚基因是一張袖珍魚畫，有腦袋、心臟、魚鰭，精確地一一對應。這樣，提塔利克魚鍛鍊出強壯的鰭，蛋白質可以找到圖紙上「魚鰭」的一部分，把更加強壯的鰭寫進藍圖，流傳後世。
然而基因是菜譜，生物是餅乾，動物身體的變化，無論是鍛鍊出更多肌肉，還是被切掉尾巴，都很難反饋到單一的基因上。精確地按照身體的變化修改基因是不可能的。生物按照基因菜譜烹燒好之後，不管是被吃掉，放涼了、還是餿了，都不會使菜譜發生相應的變化。
這樣說來，基因好像是一成不變的。但是，如果生命的配方永遠不變，魚永遠不可能長出腿，進化也就不可能發生。基因確實會改變，但是，並非蛋白質給予的，而是隨機的變化，也就是我們所說的「基因突變」。比如紫外線輻射，會把DNA分子打壞，太陽曬多了，會增加皮膚癌的幾率，就是因為防止癌細胞產生的基因出了錯誤。
有些生物的基因，甚至是一本活頁菜譜，可以隨時變更。細菌經常從別的細菌身上，甚至死細菌身上獲得新基因。科學家把這稱作細菌的「性」。細菌隨時可以得到新的配方，這使它們之間的基因流動非常快，也使人類非常頭痛。細菌很容易產生抗藥性，因為一個細菌獲得了不怕殺菌葯的基因，它可以把這個配方傳遞到四面八方。
基因突變是配方的變化，製造出的生物體，也可能產生變化。如果突變發生在用於繁殖的細胞（例如，精子和卵子）里，就會傳給下一代，使後代變得不同。如果這個不同碰巧是對適應環境有利的，比如住在泥潭邊的魚長出健壯有力的鰭，讓這條魚可以在生存競爭中取勝，繁殖更多的後代，把新的配方傳播開來。在新一代的魚里，碰巧又產生了新的基因突變，在前一代的基礎上，讓鰭變得更適合走路，這些「精益求精」的魚又成為勝者，繁殖自己的後代……積土成山，基因菜譜上「美麗的錯誤」不斷積累，最後造成今天的腿。
這就是達爾文的自然選擇理論。
在前文里，我把卡默勒說得像個騙子，並不公平。也有一種觀點認為，他雖然在一些蛤蟆上做了假，但「產婆蟾事件」並不全是一場鬧劇。卡默勒可能真的得到了幾隻長著婚墊的陸生蛤蟆。不過，並不是通過拉馬克的方法。
卡默勒把產婆蟾泡到水裡，因為沒有防滑墊，蛤蟆的繁殖也就變得很難。這時如果有一隻基因突變的產婆蟾，重新啟用了祖先的基因，長出了婚墊，它就會成為許多小蛤蟆的父親，把婚墊的特徵遺傳下去。這是一個進化的過程，不是拉馬克的「用進廢退」，而是達爾文的「適者生存」。
