地球生命演化的驚天之謎！
地球生命在幾十億演化的歷程里，經歷了怎樣的坎坷與血淚？經歷了多少次命運的轉折？今天，生命所有的成功與失敗都經由人類基因組計劃一一展現世人面前。
我們體內30億年前的遺迹
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTAAAGTTGCTGCAGTTAAAAAG，這個DNA序列看起來像一堆亂碼，但卻非同一般，它存在於地球上所有的生命體內。無論你在哪裡發現生命，海底滾燙的熱泉的生命也好，天上雲層中的冷細菌也罷，你都能無一例外地覓見它的蹤影。甚至，你還可以在一些嚴格來說並不算有生命的生物體，例如巨型病毒上，發現它。
這個序列之所以如此普遍，是因為它是地球所有生命的共同祖先，而且在生命體中發揮著關鍵作用，所以自出現以來，幾乎沒什麼變化。換句話說，你身體里的一些DNA由來久遠，不可思議地擁有將近30億年的歷史，輾轉了幾十億手才傳到你這裡。
除了這些超級古老的DNA，你的DNA中還有一些是全新的。每個人身體里大約有100左右個基因突變是他們的父母所沒有的：或者是序列中一兩個字母不一樣，或者是少了或者多了一塊DNA序列。
通過對照基因組，科學家可以告訴你哪些DNA是新的、哪些是古老的。例如，將你的基因同與你的兄弟姐妹作比較，便可以發現新的基因突變；而對照人和動物的基因組則可以找到一些年頭較久的基因。
因此，基因組不只是製造生命的秘方，它還是鮮活的歷史寫照。並且，因為我們的基因組十分龐大——由60多億個DNA代碼組成——所以它將我們過去的這一切記錄得非常詳細。它們使我們能夠追溯生命誕生以來的所有進化過程，從原始生命直至現在的我們。
通過DNA代碼揭示的秘密，科學家們開始發現，生命的祖先不僅進行著沒有止境的生存戰爭，那裡還有壯麗的「基因戰」，戰鬥改變了我們基因的運作方式，最終造就了今日的我們。
生命的共同祖先
生命最早起源於RNA。這個「多才多藝」的分子不僅能存儲信息，還有催化作用，可以加快反應進行，這意味著一些RNA已經能夠自我催化進行複製。而只要一個RNA分子開始自我複製，基因組就會應運而生。這樣，首個基因組誕生了。
RNA的缺點是它的不穩定，因此，DNA出現以後，生命就選擇了在與RNA稍有不同的、不太容易分裂的另一個「骨幹」——DNA上儲存信息。蛋白質選擇把RNA當作催化劑，讓它在各反應間充分發揮穿針引線的作用。DNA上記錄了製造蛋白質的方法，並將這些「秘訣」轉錄到RNA上，然後再傳送到「蛋白質製造機」中。RNA－DNA－蛋白質，共同創造了生命。
大約35億年前，某個生物體就已經有製造RNA和蛋白質功能的基因組——這是所有生命的最早的共同祖先，它總共包含1000多個基因。科學家認為，如今所有生命體內至少有100個基因都可以追溯到這個源頭上來，這其中就有本文開頭提到的那一行無所不在的DNA序列。
這個共同祖先有很多現今生命所具有的核心功能，包括製造蛋白質。不過，它的這些功能可能和我們今天所知道的完全兩樣。一些研究者認為，我們的共同祖先並不是一個被膜包裹的獨立細胞，而是生活在海底熱泉鹼性小孔內的、由諸多個類似病毒單元組成的混合體。
逐漸的，共同祖先的病毒混合體進化出以甲烷為食的古細菌，很多億年之後，這個古細菌的分支又分別進化成可以光合作用的藍細菌和以氧為食的需氧菌。接下來，大約20億年前，需氧菌偶然鑽進了一種巨大的具有吞噬能力的古細菌體內，並與之建立起了一種互惠的共生關係。經過一代又一代，需氧菌逐漸演化成了線粒體，成為在細胞內部提供能量的「能量工廠」，把細胞從能量束縛中解脫出來了。從此，一種新的生命形式誕生了，這就是真核生物。真核生物的出現改變了基因組，為首個動物的演化鋪平了道路。
我們往往認為簡單生物體向複雜生命體轉化是很自然的事情，但事實上，如果沒有遠古兩種祖先細菌的聯盟，複雜的生命可能永遠也不會出現。因為如果它們不聯手，將永遠無法跨越能量上的障礙。
除此之外，線粒體的祖先還為我們貢獻了大量基因。原始需氧菌大概含有3000個左右的基因，不過隨著時間的推移，大部分基因不是遺失了，就是被轉移到主要的基因組中了，留到現在的線粒體中的基因只有一小部分。
聯合後的風險與挑戰
需氧菌與古細菌的結盟，儘管使生命明顯受益了，可也伴隨著危險。特別是，古老的線粒體中含有來自寄生細菌的DNA的碎片，還有轉位子，這種基因除了不斷複製自身啥活也不能幹。在寄主的細胞里，它們不停地複製自己，然後從寄主基因的一處搬遷到另一處，有時候它們還會嵌入基因組中，使序列里出現很多毫不相關的大塊沒有什麼功能DNA區域——內含子，就好似在蛋糕的配方中硬塞進去了毫無意義的湯料配方一樣。
可以想像，生命起源早期的DNA序列都是由簡潔、幾乎沒有冗餘非編碼DNA的小基因的聚合體存在，這是原始簡單生物適應環境必然具備的特性。現在存在的原核生物、線粒體和葉綠體，基本保持這樣的特性。可是在真核生物細胞里，當轉位子四處遊盪、隨意插入基因組時，基因組裡面就不可避免地堆積了很多毫無用處的內含子。
這些沒有用處的內含子無聊之極就喜歡玩突變。早期真核生物面臨著的一個嚴重問題就是：內含子變異得越來越厲害，嚴重擾亂了基因組功能，最終會導致基因無法正常表達而失活。為了應對這種局面，這些早期的真核生物演化出了特殊結構，叫做剪接體，它可以將RNA轉錄基因中的內含子切掉。
但剪接是一種盲目的解決方案，它剪切掉的是RNA轉錄基因中的，並沒有把最初DNA上的內含子除掉，因此這種方法效率極其低下。不僅如此，剪接速度還非常慢：許多RNA的內含子還沒來得及被剪接，就已經抵達蛋白質製造工廠了，導致了大量變異蛋白質的生成。
為了解決這個問題，真核生物在線粒體周圍進化出細胞核，細胞核將「蛋白質工廠」隔離在外，只允許被剪接過的RNA出入，以防止造出無用的蛋白質浪費能量。
雖然我們的遠古祖先一步步進化出了複雜的機制來對付內含子的擴散，可仍然沒有處理掉所有問題。直到現在，我們的每個基因還包含8個左右毫無用處的內含子。
幸運的是，從長遠來看，額外增加的複雜性還給真核生物增加了許多新的進化機會。細胞核的形成，使細胞內部機制更加複雜，真核細胞能夠完善自身的防禦機制、抵擋各種變異DNA和病毒的入侵了。所有這些新的特徵導致了一場進化大爆發。真核生物蓬勃發展起來，進入了演化的快車道。
錯誤促進演化
好了，現在我們可以進入下一個大的演化階段：大約8億年前，真核細胞已經在各種條件的幫助下形成了多細胞，並演化出了體積更大的複雜生物體，例如真菌、海藻，直至各種動植物。
其中一個演化原因是因為它們有了更多的基因，這可以為實現更多功能做準備，比如細胞合併、相互間進行信息交流。更重要的是，基因模塊化的這個特性加快了演化進程。例如，將細胞組合在一起的蛋白質，它由兩部分組成，一部分在細胞膜間、一部分在膜外。有了基因模塊，所有不同種類的膜外部分蛋白質都可以整合起來與跨在膜間的部分粘連在一起，使蛋白質發揮了更多、更複雜的功能。
另外，真核生物更先進的控制基因的機制還可以讓細胞功能更加專一。通過控制不同基因的開與關，能讓不同類的細胞發揮各種各樣的作用。這樣一來，生物體便可以開始演化出不同的組織，從而開始了從簡單的早期動物到更複雜動物的轉化。
接下來的偉大飛躍是兩個「基因事故」引發的。在脊椎動物的祖先身上，複製出錯了兩次——非常偶然地，整個基因組竟然先後被兩次複製了，這是極為罕見的，因為基因組複製產生了大量的冗餘基因。
這些冗餘基因看似毫無意義，後來有很多都丟失了，但仍有一部分保留下來，並被細胞充分利用，擔任了重要的新角色，比如變成了控制基因，它們能夠在身體發育階段控制身體的成長。一般認為，這些基因對內部骨架的演化具有關鍵作用。
性的益處
在生命演化的很長一段時間裡，簡單細胞都在沒有性的參與下交換基因。單性繁殖按幾何級數增長，快速便當，但缺少變異機制。有性生殖實現了基因在同種不同個體之間的流動。兩性交換基因生產下一代，就是個基因重組的過程。重組解決了一個根本問題：它能像串珠子一樣，可以拆散原先的項鏈，重新將基因串聯到一起。
想像一下，如果你有條精美的珍珠項鏈，裡面偶然被摻入了一顆不好的珠子。倘若你不能把這顆珠子換掉，那麼你就必然得放棄整條項鏈，否則你就只能一直戴條有瑕疵的項鏈。同樣，如果一個有益的突變挨著一個不利的突變，那只有兩個處理方法：要麼把兩者都捨棄，要麼不得不留下有害突變，讓缺陷繼續拖著有益突變的後腿。
重組給你提供了交換珍珠的機會。正如你既可以造出一個完美的珍珠項鏈，又可以造出有缺陷的項鏈一樣，通過重組，你的一些後代淘汰了有缺陷的基因，獲得了完美的優秀基因，他們將健康成長；另一些後代可能會繼承有缺陷的基因，這些「倒霉」的個體很可能會消亡。
基因系統的這一創新，大大增加了物種的變異，提高了適應環境變化的能力，而且變異的增加還加快了生物演化速率，促進了物種與生態的多樣性，世間萬物才變得如此豐富多姿多彩。
然而，就生物個體而言，兩性繁殖並沒有什麼好處，它不能把自己的遺傳物質不變地傳遞給後代。有性生殖為保證受精和胚胎的發育，還需要進化出一系列器官、進行一系列生理過程，相當麻煩。而且在自然界，雌雄為了彼此能夠識別對方和爭奪生殖權便長出特殊的結構，如雄性動物長出堅利的牙齒；雄性鳥兒長出漂亮的羽毛等等。從個體利益看，有性繁殖並沒有什麼優勢，但作為群體遺傳，有性繁殖的意義就很明顯了。
我們是勝利者的後代
在整個地球的生存競爭中，可以說脊椎動物是非常成功的，它們征服了海洋，霸佔了陸地，逃進森林，最終進化出了最具智慧的靈長類——用兩條走路的人。
什麼使我們與其他猿類差別這麼大？其中有個非常明顯的區別：人類的染色體是23對，而我們猿類祖先的染色體是24對。
從本質上來講，染色體是「打包」的基因集合，所以，只要染色體內擁有必需的基因，那麼無論它們合併或是分裂、少幾個或是多幾個應該都沒多大區別。不過事實並非如此，染色體在演化過程中發生的一系列微小變化逐漸改變了我們的大腦和身體。目前為止，科學家已經確定了其中幾個關鍵的突變，但這只是剛開始，突變可能多至成千上萬。
演化史上許多重要的事件，都是突變導致的。比如生物體中有一類專門調控生物形體的基因，一旦這些基因發生突變，就會使身體的一部分變形。事實上，人類進化之初，由於某個基因的突變，人類的肌肉不如其祖先猿類那樣發達。
此外，在生命演化史上，病毒和寄生菌發揮了巨大的作用。它們入侵我們的細胞，企圖破壞、排擠乃至替代我們的基因，讓我們在進化路上付出了巨大的代價。但正因為有它們的存在，我們的基因組才在對抗它們的過程中逐漸強大起來。
在進化的道路上，充滿坎坷還有無數次慘烈的失敗，不計其數的動物都因「基因之戰」死於非命。生活到現在的我們都是中了彩票大獎的後代，獎品就是他們的後代可以活得更久。如果說歷史是由勝利者書寫的，那麼，我們的基因組就是勝利的痕迹，是那些被成功造就、頑強活了下來的勇敢祖先的書寫而成的歷史。
實際上，我們的基因組遠不是個完美的成品。相反，它是各種巧合下的遺傳碎片和古老寄生體遺留物的拼接品，它是沒有控制者的瘋狂實驗的產物，時不時會出現致命的錯誤。這個過程到今天仍在繼續——或許去任何一家醫院，你都能找到因遺傳性疾病而死亡的兒童。不過，目前由於有了諸如胚胎篩選的方法，科學家已經開始對人類基因組的進化實施控制。一個能夠控制基因遺傳的新時代即將來臨。
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