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分子生物學翻新了演化樹，也重新定義了演化

◎入圍美國國家非虛構類圖書獎

◎紐約時報2018選書

◎程延年（台灣演化生物學權威）專文推薦

演化的全新概念

自《物種源始》之後，科學界對於演化的概念都來自那棵深植人心的演化樹：生物由於本身的個體差異產生不同子代，並在自然環境的篩選下形成不同的物種。也就是演化來自於遺傳與變異。一九七○年代中期，科學家開始以DNA序列重新檢視所有生命的歷史，在分子層次研究生命的多元性及相關性。研究發現，比起單純開枝散葉，演化的過程更像是棵盤根錯節的大樹。

交錯的源頭

導致這些盤根錯節的真正原因是水平基因轉移，也就是基因跨越物種的移動。從在極端環境生長的古菌、導致疾病的細菌到我們身上都正在頻繁的發生跨物種的基因轉移。甚至人類基因組中高達百分之八並非直接來自傳統的同類遺傳，而是側向地來自病毒感染。

演化的過去與未來

同時，水平基因轉移也至關重要。分子生物學家已經發現，若沒有水平基因轉移，胎盤哺乳動物或許就不會出現，人類當然也不可能存在。基因改造作物以及前幾年獲諾貝爾生醫獎，讓我們能夠更精準地調控基因的CRISPR能夠有所進展，都是奠基於自然界中的水平基因轉移。

擅長賦予複雜科學精彩生命力的生物作家大衛．逵曼在本書中串連一個個科學故事，講述了新的基因研究如何改寫了我們對演化的認知，也將改變人類的未來。

目錄

第一篇　達爾文的草圖

第二篇　另一種形式的生命

第三篇　融合與獲取

第四篇　大樹

第五篇　傳染性遺傳

第六篇　樹的造型術

第七篇　合眾為人（E Pluribus Human）

大衛．逵曼 David Quammen

《國家地理雜誌》特約撰稿人，著有四本小說類書以及七本備受讚譽的非小說類書籍，包括《下一場人類大瘟疫》、《不情願的達爾文：《物種起源》誕生的故事》以及獲頒約翰布羅獎章（John Burroughs Medal）自然史著作獎項的《多多鳥之歌》。他曾獲美國藝術暨文學學院頒授學院文學獎，還三度獲得美國國家雜誌獎。逵曼擁有蒙大拿州立大學和科羅拉多學院的榮譽博士頭銜，他還在二○○七至二○○九年間擔任蒙大拿州立大學的華勒斯．史達格納美國西部研究講座教席。現與妻子、兩隻狗還有一隻鬥雞眼的貓住在蒙大拿州博茲曼市。

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长期以来，古菌都被误认为是细菌的亚群，而对古菌的发现和鉴定过程，表明现今的微生物并非科学界认定的样子，生命早期的历史也必须重写。在人们意识到水平基因转移（在专家们的缩略词表里，它被简称为

HGT）是一种普遍现象之后，“基因只能在亲代和子代之间垂直传递，不能跨物种边界水平交换”的定论就被推翻了。关于古菌的最新认知是，所有的动物、植物、真菌，以及所有细胞核内有DNA的复杂生物，都是这些奇特且古老的微生物的后代，就连我们人类也是其后代之一。也许是这样吧，

这就像是惊闻你的曾曾曾祖父并非原籍立陶宛，而是来白火星。

微生物学家林恩·马古利斯在芝加哥接受教育，是一名特立独行的女性。她和麦克林托克至少有一点相似：她们被一些同事当作古怪执拗的女人，

因此备感挫折。马古利斯之所以被人误解，是因为她积极推广一个长期以来被视为妄谈的概念，这个概念便是“内共生”。大致而言，她用这个词来指代一种生物与其内部生物之间的合作关系。也就是说，在一种生物的肚子或鼻子里生存的小型生物，在一个细胞内生存的另一个细胞，都被囊括在这一概念中。更具体地说，马古利斯认为，构成人类、动物、植物、真菌等复杂生物的细胞都是嵌合体。被俘获的细菌栖息在原始细胞内部，经过漫长的时间，这些特殊的细菌便转变为细胞器。想象一下，一枚牡蛎被移植到一头奶牛身上，随后变成了一个具有机能的牛肾。1967年，马古利斯提出的这个概念听起来有些疯狂。但她的看法大致是正确的。

一棵树，而是更像一架从自然界生发的阶梯。后来这个名称从希腊语转译成拉丁语里的scala naturae，即“自然阶梯”。根据亚里士多德的说法，自然界从只有土、火等无生命的东西“一点一点地进化”到出现动物等有生命的生物，其多样性也日益丰富。这种进展过于缓慢，我们无法在两种生命形态之间画出绝对的分界线。自然阶梯的概念在整个中世纪及以后一直很重要，在16世纪的木刻画中出现了“存在巨链”和“智力的上升及下降阶梯”等形象，这种阶梯通常从石头或水等无生命的物质一步步上升到植物、野兽、人类和天使，最后是神。彼时它就是一条“通往天堂的阶梯”，比“齐柏林飞艇”乐队的同名作品早了近5个世纪。

尽管查尔斯·博内提出了自然界生物谱序的理念，但这种描述生命多样性的线性方法还是被淘汰了，更复杂、更多维的方法应运而生，这就是生命之树。到了18世纪末19世纪初，自然哲学家们（我将在下文中称他们为科学家，但当时还没有这个词）试图对生物进行分类，他们将所有生物排列成不同的群和亚群，以此反映它们的相似性和差异性，并且展现出某种纲目结构。按所谓崇高程度将生物依序排列，从最卑微的生物一直排到最靠近上帝的生物，这种线性的排序方法变得不如人意。从伟大的航海探险时代开始，欧洲出现了知识爆炸一人们对世界各地的动物、植物和其他生物的了解骤增。学者们希望将这些海量且丰富的新知识分层和分类，以便查阅和使用。

发明

如今，提到拉马克，人们往往会联想到拉马克主义，它被用于描述后

天获得的性状的遗传现象，是一个简单但并不准确的概念。许多人都大致

听说过拉马克的名字，将他看作达尔文的前辈。他被视为先驱，但他的理

论却大胆而不正确，被后来的证据驳倒，因为它和达尔文的理论不一样，

建立在后天获得的性状可以遗传的虚幻概念之上。（事实并没有那么简

单。例如，达尔文本人就把后天获得的性状的遗传列为进化力量之一，归

入“用进废退”的标签之下。）拉马克以长颈鹿为例来说明后天获得的性状的遗传现象，这也是他在这一话题内最广为人知的说法。非洲千旱平原上的原始长颈鹿为了够到高处的树叶而竭力伸长脖子，久而久之（根据他的推测）它的脖子和前腿就变长了，因此（还是根据他的推测）它的后代生来就有更长的脖子和前腿。这种卡通漫画式的拉马克主义一直不招人待见，但生命力顽强。

传统的思想流派，即所谓灾变论，认为地球的历史由一系列灾难性的在

动荡组成，造物主如同投下雷电般将这些危机向地球砸来。《创世记》中

记载的大洪水就是其中之一，洪水自天而降，连降整整40个昼夜。人们

通常认为这些灾难具有某种意义，它们为人类指明了方向。这是上帝的安

排，他借机清除地球上的某些生物（滚开吧，恐龙）并增添新生物（崛起

吧，哺乳动物）。莱尔提出另一种观点，即均变论，认为以往塑造地球的

进程和事件是客观存在的，例如侵蚀、沉积和偶尔的火山爆发一这些事

件在现世发生的频率与在过去发生的率大致相同。上述事件造成了包括

物种灭绝在内的一连串影响。菜尔认为，无论上帝认为哪些动植物可以在

地球上存活，都与这些客观存在的事件毫无关联。

书籍介绍

分子生物學翻新了演化樹，也重新定義了演化

◎入圍美國國家非虛構類圖書獎

◎紐約時報2018選書

◎程延年（台灣演化生物學權威）專文推薦

演化的全新概念

自《物種源始》之後，科學界對於演化的概念都來自那棵深植人心的演化樹：生物由於本身的個體差異產生不同子代，並在自然環境的篩選下形成不同的物種。也就是演化來自於遺傳與變異。一九七○年代中期，科學家開始以DNA序列重新檢視所有生命的歷史，在分子層次研究生命的多元性及相關性。研究發現，比起單純開枝散葉，演化的過程更像是棵盤根錯節的大樹。

交錯的源頭

導致這些盤根錯節的真正原因是水平基因轉移，也就是基因跨越物種的移動。從在極端環境生長的古菌、導致疾病的細菌到我們身上都正在頻繁的發生跨物種的基因轉移。甚至人類基因組中高達百分之八並非直接來自傳統的同類遺傳，而是側向地來自病毒感染。

演化的過去與未來

同時，水平基因轉移也至關重要。分子生物學家已經發現，若沒有水平基因轉移，胎盤哺乳動物或許就不會出現，人類當然也不可能存在。基因改造作物以及前幾年獲諾貝爾生醫獎，讓我們能夠更精準地調控基因的CRISPR能夠有所進展，都是奠基於自然界中的水平基因轉移。

擅長賦予複雜科學精彩生命力的生物作家大衛．逵曼在本書中串連一個個科學故事，講述了新的基因研究如何改寫了我們對演化的認知，也將改變人類的未來。