組合新生命—千變萬化的生物,竟然有一以貫之的道理?   本書推薦文

多年以前,我對演化還沒有多少認識的時候,看過一篇探討演化創新的論文,開頭介紹生命演化出新的玩意,主要有兩種方式:一種是基因複製(Ohno 1970),另一種是基因改變調控的方式(King and Wilson, 1975)。

BeFunky-collage-ns

via 這裡

 

當時只是覺得驚奇,原來生命創新的奧秘這麼單純?幾年下來卻深深體驗到,「Ohno」與「King and Wilson」真的無所不在,而且適用範圍不侷限於分子演化,也能解釋肉眼可見的形態變化。

 

例如解釋新形態的誕生:動物怎麼演化出多段體節或骨骼?基本道理很簡單,同樣的結構經過複製即可,就像重疊一樣的積木。

 

但是有些體節、附肢,像是龍蝦的大螯和後面的腳就長得不一樣?這也不難,只要稍微改變發育的過程,這邊增大一點,那邊延遲一些,不同組合之下,便是各種生物千變萬化的形態結構。長頸鹿的脖子比人長那麼多,骨頭卻一樣都是七節頸椎!

 

《哈利波特》有段劇情,妙麗中了暴牙咒,牙齒一直長到嘴巴外面。她在接受治療,讓牙齒縮回去的時候,稍微遲了一點喊停,順便矯正原本的暴牙。這其實就是改變發育的時程,使形態變得不一樣。

 

正常的發育之外,這個架構也能繼續衍伸,解釋病態的癌症。癌細胞正是生物自己的細胞,卻不受控制的複製與表現,產生病態的結果。

 

從古至今,由裡到外,不論常態或病態,生命之道歸根究底都是類似的。現代的白頭翁、兩億年前的蘇鐵、三億七千五百萬年前的提塔利克魚(Tiktaalik roseae),甚至一直到四十億年前最初的生命體,生命遵循一以貫之的道理。

 

這就是《我們身體裡的生命演化史》想與各位讀者分享的事。

 

01

 

大師的傳承

 

《我們身體裡的生命演化史》的作者叫作尼爾.蘇賓(Neil Shubin),台灣人最可能由兩個管道認識他。他是古生物「提塔利克魚」的發現者(提醒各位讀者,和名字有點像的「塔利怪物」不一樣),另外十幾年前寫過一本科普書《我們的身體裡有一條魚》,在台灣小有名氣。

 

1960 年出生的蘇賓系出名門,與大師有過許多直接接觸的經驗。他在哈佛大學讀博士的期間,定期和當時超過 80 歲的邁爾(Ernst Mayr)見面討論。邁爾的科普書《這就是生物學》也在台灣出版過;人人琅琅上口的「物種」定義——能夠交配並產生有生育能力的後代——便是他的見解。

 

在哈佛求學的時候,蘇賓還當過古爾德(Stephen Jay Gould)的助教,這位演化學家的名氣遠超出學術界,多數人不清楚他做過什麼研究,甚至不知道他寫過哪些科普書,卻都聽過他的大名。現在回顧,影響力驚人的古爾德,當初論點未必完全正確,卻相當有啟發性。

 

從紐約的哥倫比亞大學畢業,又在波士頓獲得哈佛博士學位之後,蘇賓決定離開寒冷的美國東岸,前往西岸的加州柏克萊大學追求陽光,卻碰上難得的寒流。這場天災導致數千隻蠑螈凍死,給了他難得的機會,研究族群內的個體差異,探討不同生物的發育模式,是如何演化而成。

 

古爾德在課堂上曾經問到:演化看似有許多偶然事件,假如某次隕石沒有落下,生命的發展史會差多少?古爾德的觀點是:某些結果不會改變。

 

蘇賓認為,生命演化有種種影響因素,卻多半不是「意外」。不同生物其實是以不同方式,抵達相同的地方。就像與外界相對隔絕的澳洲,有袋類動物長期獨立發展之下,出現了袋獅、袋熊、袋獾等動物;牠們都是有袋類,卻和沒有近親關係,住在其他地方的動物,衍生出相似的形態、生態等特徵。

 

假如生命重新來過,重要的特徵還是會出現。以邁爾的話來說:不是「可能出現的最佳世界」,而是「可能出現的世界中的最佳世界」。

 

結合化石與DNA,全面認識生命演化史

 

蘇賓後來成為另一間世界級名校—芝加哥大學的教授,以及菲爾德自然史博物館的研究者,最知名的成就為找到提塔利克魚:

「這種魚有脖子、肘部和腕部,連接了水生動物和陸生動物之間的演化空隙,揭露出人類遠祖還是魚的重要時刻」。

 

然而,作為尋找化石的古生物學家,蘇賓也對分子生物學很有興趣,甚至造詣頗深。他自己的說法是:

「就像那些化石物種一般,身為一名科學家的我也必須要演化,否則就會滅絕。儘管滅絕對一個科學家來說無關緊要,深入瞭解遺傳學、發育生物學和 DNA 的世界也能讓我在這一行中持續下去。」

 

古生物學家就算不懂分子生物學,也不一定會滅絕,但是求知慾強烈的蘇賓,怎麼肯滿足於生存?

「自從看了那些論文之後,我的實驗室有點像是裂腦了一樣,在夏季進行田野工作尋找化石,剩餘時間則研究胚胎與DNA。兩種方式都為了回答同一個問題:生命演化史中重大的改變是如何發生的?」

 

蘇賓在很好的環境下,受過優秀老師的教導。早在 1980 年代,邁爾已經預期到分子生物學會帶來重大變革,鼓勵學生持續關注。蘇賓繼承哈佛大師的前瞻眼光,深刻地認識:

「利用 DNA 進行的研究,可以回答以前只能靠研究化石才能回答的問題。除此之外,我還了解到,研究 DNA 能讓我知道驅動化石所顯現變化的遺傳機制。」

 

台灣絕大部分的人,即使是留洋博士,也沒有機會親身受到指導,體驗科學大師的風範。但是不少大師並不藏私,如邁爾、古爾德、蘇賓等頂尖的科學家,除了教學、研究,也不吝於向大眾介紹自己的思想。這是我們的知識與文明,能夠不斷進步的泉源之一。

 

科學研究的時代與人

 

踏入學術四十多年的蘇賓不但經驗老道,專業成就受到認可(2011 年獲得美國國家科學院院士),虛心求知下還相當博學。更難得的是,蘇賓的文筆相當好讀,《我們身體裡的生命演化史》的架構也十分清楚,順著作者安排的脈絡,讀者能輕易認識那些論點提出的時代背景、先後傳承與影響,還有一些有趣的軼事。

 

比方說,「Ohno 1970」的大野乾(Susumu Ohno),當初研究基因組的方式,竟然是把染色體的照片剪下來秤重,比較不同生物的差異!他還會把遺傳訊息編成樂譜,和身為音樂家的夫人一起演奏。

 

而「King and Wilson, 1975」的瑪莉-克萊兒.金恩(Mary- Claire King),當年其實是活躍的社運份子,成天參加抗議活動。她在柏克萊大學認識了數學天才艾倫.威爾森(Allan Wilson),教授建議她可以讀個博士,有助於未來在政治領域發展,結果躁動的熱情,就此投入科學。

 

大部分人不知道金恩和威爾森,不過也許聽過「人類跟黑猩猩有 99% 基因一樣」?此一概念就能追溯到他們 1975 年的那篇論文。

 

總之,這本書不但好讀,篇幅不長,內容更是高潮迭起。只讀一次,多讀幾次,都會有不同的收穫

《我們身體裡的生命演化史》:組合新生命—千變萬化的生物,竟然有一以貫之的道理?

 

作者自我介紹影片:

Neil Shubin: Some Assembly Required | Town Hall Seattle 

 

歡迎光臨粉絲團一起討論盲眼的尼安德塔石器匠

    全站熱搜

    尼安德塔人 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()