第二十六章 生命的物质

如果你父母双方没有在恰当的时间结合──可能要精确到秒，更有可能要精确到毫微秒，你就不会在这里；而如果你父母的父母没有在恰当的时间以恰当的方式结合，你也不会在这里；如果你父母的父母的父母，以及你父母的父母的父母的父母，以此类推下去，没有以同样的方式结合，显而易见，你也肯定不会在这里。

时光越是倒流，你赖以降生的人的数量越是增加。仅仅上溯到8代以前，也就是查尔斯·达尔文和亚伯拉罕·林肯出生的时间，这个数目已经超过250人，他们双方的结合决定了你的存在。继续往前推，一直到莎士比亚和“五月花”号清教徒生活的时间，你有不少于16384个祖先，他们彼此的基因交换与组合，最终奇迹般地成就了你。

在20代以前，这个祖先数目已增加到了1048576个。在此基础上再往前推5代，成就你的祖先数不会少于33554432个。而在30代以前，你的祖先的总数──记住，这些数目不包括堂亲、表亲以及其他更远的亲戚，而只是父母一父母的父母一直到你这一线──已超过10亿(确切地说是1073741824)。而在64代之前，也就是古罗马时期，决定你存在的祖先数将增到约10亿亿，这个数目是曾经在地球上生存过的人的总数的几千倍。

很明显，我们的统计出了一些差错。对于这个问题，正确的解释是──你也许对此感兴趣，你的这一线并不那么纯粹。如果根本没有一定程度上的亲戚的联姻──这种情况实际上是大量存在的，尽管出于遗传的原因小心翼翼地隔一代，你就不会在这里。你这一条线上有几百万个祖先经常会出现这样的情况，你母亲这一边的一个远亲和你父亲这一边的一个远亲结为夫妻。实际上，如果你现在的伴侣是你同一民族、同一国家的人，你们很可能就有着某种血缘关系。如果你在公共汽车上、在公园里、在咖啡屋中，或者在任何一个拥挤的地方环视四周，你所看到的大多数人很可能是你的亲戚。如果有人自吹是莎士比亚或征服者威廉的后代，你可以马上回答他说：“我也是！”无论从字面意义还是从本质来讲，我们都是一家人。

我们也令人惊讶地相似。把你的基因和别的任何一个人对比，它们平均有大约99.9%是相同的，就是它们使得我们都属人类。这千分之一的小小基因差异── 用英国遗传学家，最近获得诺贝尔奖的约翰·萨尔斯顿的话说，“每1000个核苷酸基中的约1个”就是赋予我们个性的基础。近年来很重视人类基因组结构的研究。其实根本没有单一的人类基因组这种东西。每一个人的基因组都不相同，否则我们就会完全一样。正是我们基因组的不断重组──每个基因组大体上相同，而又不完全相同，使得我们成为现在这个样，既是许多个体，又是—个物种。

但是究竟什么是基因组？什么又是基因？嗯，让我们再从细胞开始吧。细胞内部是一个细胞核，细胞核内就是染色体──共有46束复杂的物质，其中23束来自你的母亲，23束来自你的父亲。你体内的每一个细胞──它们中的99. 9999%──携带同样数量的染色体，只有极少数例外。（这些例外是红细胞、一些免疫系统细胞、卵子和精子细胞；由于不同的组织系统原因，它们不携带完整的基因孢。)染色体包含着一组完整的生成和维持你生命所必需的指令，它们由一长串一长串小而神奇的化学物质──脱氧核糖核酸（俗称DNA）组成。DNA被称为“地球上最非同寻常的分子”。

DNA存在的原因只有一个──生成更多的DNA──你的身体内有很多DNA：将近2米长的DNA挤在差不多每个细胞里。每单位长度的DNA包括32亿个密码字母，足以产生103480000000种组合，用克里斯琴·德迪夫的话说，“无论如何可以确保独一无二的地位”。这个概率很大──1的后面加上30多亿个零，“光是印刷这些数字，就要用5000本一般大小的书。”德迪夫解释说。仔细端详镜子中的你自己，想一想这样—个事实，你含有1亿亿个细胞，几乎每—个细胞又都包含约2米长的挤成一团的DNA，你就会意识到你身上有多少这种东西。如果将你身上所有的DNA连成一条细线，它的长度不是地球到月球距离的一个或两个来回，而是好几个来回。根据一种统计，你身上的DNA总长度达2000万公里。

一句话，你的身体喜欢制造DNA，没有它你就不能生存。然而DNA本身并没有生命。分子也没有生命，但DNA可以说是尤其没有生命。用遗传学家理查德·莱旺顿的话来说，它是“生命世界中最非电抗性的化学惰性分子”。这就是人们在谋杀案调查中能从干涸已久的血迹或精液中，以及能从古代尼安德特入骨骼中提取出DNA的原因。这也解释了为什么科学家花了如此长的一段时间才破译出这样一种看似无关紧要的──一句话，没有生命的──神秘物质，在生命本身中却占据十分重要地位。

作为一种已知的实体，DNA存在的时间之长超乎你的想像。可是，直到1869年，DNA才由一位任职于德国蒂宾根大学的瑞士科学家约翰·弗里德里希·米歇尔发现。在通过显微镜研究外科手术绷带的脓液时，米歇尔发现了一种他不认识的物质，他给它取名为核素（因为它寄居在细胞核里）。当时米歇尔只注意到它的存在，但核素显然在他的心中留下了深刻印象。 23年后，在给他叔叔的一封信中，米歇尔提出，这种分子可能是隐藏在遗传背后的原动力。这是一个极具洞察力的观点，但是这个观点超出了当时的科学要求，因此根本没有引起人们的注意。

在以后的半个世纪的大部分时间里，人们普遍认为，这种物质──现在被称为脱氧核糖核酸或DNA──在遗传中所扮演的充其量是—个微不足道的角色。它太简单了，主要由4个被称为核苷酸的基本物质组成。这就好比一个只有4个字母的字母表。你怎么可能用这区区4个字母编写生命的故事？（答案在很大程度上类同于你用莫尔斯电码的点和划──将它们串连起来──去写一封内容复杂的电报。）就大家所知，DNA根本不做任何事情，它只是静静地待在细胞核中。它可能以某种方式约束染色体，也可能根据指令增加一点酸度，或者完成一些不得而知的其他微不足道的任务。据认为，复杂的东西非得存在于蛋白质之中。

然而，如果将DNA的作用忽略不计，会引发两个问题。首先，DNA数量是如此之多，几乎每个细胞核里都有将近2米长的DNA，显然它在细胞中起着某种非同小可的作用。最重要的是，它在实验中频频露面，犹如一起神秘的凶杀案中的嫌疑人。尤其是在与肺炎球菌和噬菌体（感染性细菌病毒）有关的两项研究中，DNA所扮演的重要角色说明它的角色远远被低估了。实验表明，DNA在制造蛋白质这样对生命至关重要的物质方面起着某种作用，不过人们也很清楚，蛋白质是在细胞核外生成的，与据测对它们聚合施加影响的DNA相距甚远。

过去，没有人能够弄明白DNA是怎样将信息传递给蛋白质的。我们现在知道，是RNA，也就是核糖核酸在这两者中间起到了一种翻译作用。DNA和蛋白质操的不是同一种语言，这是生物学里一件引入注目的奇事。在将近40亿年的时间里，它们在生命世界中扮演了至关重要的双簧角色，然而它们各自操的是彼此不能相容的密码，就好比—个说的是西班牙语，另一个说的是印地语。要想相互交流，它们就得有—个中介，而这个中介就是RNA。在一种核糖体的化学物质的帮助下，RNA将细胞里的DNA信息以蛋白质所能理解的形式翻译出来并以此作为蛋白质行动的指令。

然而，在20世纪初，我们重新开始我们的故事的时候，我们还要走好长的一段路，才能理解这一点以及与遗传扑朔迷离的现象相关的几乎任何事情。

很明显，有必要进行某种极富灵感的绝妙实验。幸运的是，这时出现了一位足以承担此任的勤勉而又才华横溢的年轻人。他的名字叫托马斯·亨特·摩尔根。1904年，也就是人们及时重新发现盂德尔的豌豆实验仅仅4年之后，他开始致力于染色体的研究，而这时距基因这个词的第一次出现，还要等上近10年的时间。

染色体于1888年被偶然发现，之所以这样命名，是因为它们很容易被染上颜色，因此在显微镜下很容易看到。到了世纪之交的时候，人们明显感觉到它们在传递某些特性中起到了一定作用，但是没有人知道它们是怎样起作用的，甚至有人对它们是否真正起作用也表示怀疑。

摩尔根选择了一种被称为黑腹果蝇的小昆虫作为实验对象。这种昆虫通常被称为果蝇（或醋蝇、香蕉蝇、垃圾蝇）。这种果蝇纤弱，无色，在日常生活中很常见，似乎总是频频地迫不及待地一头撞进我们的饮料中。作为实验样品，这种果蝇有着某些无可比拟的优点：它们所占的空间极小；几乎不需要消耗食物；在牛奶瓶中就可以轻而易举地培育出数百万只；从虫卵到成虫只需要10天左右的时间；只有4对染色体，用它们做实验非常方便。

在纽约哥伦比亚大学谢摩尔宏楼的一个小实验室里（后来势必得了个“果蝇室”的名字），摩尔根和他的同伴小心翼翼地培育和杂交了数百万只果蝇（有一个生物学家说有数十亿只，这也许有点夸张）。它们中的每一个都得用镊子夹住，然后在珠宝商的放大镜下观察它们在遗传方面任何微小的变化。为了生成突变体，在长达6年的时间里，他们想尽了种种办法：将这些果蝇用X射线辐射，在明亮的光线或黑暗中加以培育，在烤箱里轻轻烘烤，用离心机猛烈地摇晃──但是所有这些办法都不奏效。摩尔根几乎准备放弃他们所有的努力了。突然，一种奇特的变体重复不断地出现了──有一只果蝇的眼睛是白色的，而一般情况下果蝇的眼睛是红色的。有了这一突破，摩尔根和他的助手再接再厉，培育出了有用的突变个体，从而能在其后代中跟踪一个特性。这样，他们就研究出了特定的特点和某种特定的染色体之间的相互关系，从而在某种程度上令人满意地证明了染色体在遗传过程中的关键作用。

不过，在下一个生物学的复杂层面上，问题依然存在着，这就是有些神秘的基因及构成它们的DNA非常难于分解和研究。直到1933年底，摩尔根获得诺贝尔奖时，许多研究人员连对基因的存在都依旧表示怀疑：正如摩尔根当时所指出的那样，“基因是什么──它们是真实存在还是纯属想像”，人们很难达成一致意见。一种在细胞活动中具有如此至关重要的作用的东因，科学家们对于它的真实性总是迟迟不愿意承认，这也许是令人惊讶的。在《生物学：生命科学》（一本可读性极强的十分珍贵的大学课本）一书中，华莱士、金和桑德指出，对于思考、记忆这样的精神活动，我们今天大体上处于同样的情况。毫无疑问，我们知道我们拥有它们，但是我们不知道它们取何种具体的存在形式，如果有的话。在很长时间里基因也是如此。对于摩尔根同时代的人来说，你可以从你身上取下一个基因拿去作研究，这种想法非常荒谬，如同今天有人认为科学家可获取一束思想并在显微镜下加以检验一样。

当时可以肯定的是，某种与染色体相关的东西支配着细胞的繁殖。1944年，在位于曼哈顿的洛克菲勒研究所里，一个由才华横溢而生性羞怯的加拿大科学家奥斯瓦尔德·埃弗雷领导的研究小组经过15年的努力，终于在一次极其棘手的实验中获得了成功。他们在实验中将一株不致病的细菌和不同性质的DNA混合培养，使这株细菌具有了永久性传染能力，从而成功地证明DNA根本不是一种惰性分子，而几乎肯定是遗传过程中极为活跃的信息载体。奥地利出生的生化学家埃尔文·查迦夫后来严肃地指出，埃弗雷的发现值得获两次诺贝尔奖。

不幸的是，埃弗雷遭到研究所里的一个同事的反对，这入名叫阿尔弗雷德·米尔斯基，是一个生性顽固、令人讨厌的狂热的蛋白质研究学者，他利用他手中的权力竭尽全力地贬低埃弗雷的工作──据说，他甚至极力劝说斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所当局不要授予埃弗雷诺贝尔奖。埃弗雷当时已经66岁，身心疲惫的他忍受不了工作的压力和喋喋不休的争论，辞去了工作，从此再也没有进行过研究工作。然而，别的地方的研究完全证明了埃弗雷的结论。没过多久，展开了一场搞清DNA结构的竞赛。

如果你在20世纪50年代初打一次赌，谁将在这一场破译DNA结构的竞赛中拔得头筹，你几乎肯定会把你的赌注押在美国首屈一指的化学家加州理工学院刘易斯·鲍林的身上。在分子结构的研究方面，鲍林是无与伦比的天才，他也是X射线晶体学领域的先驱之一，正是这项技术在破译DNA核心的研究中起了至关重要的作用。鲍林一生成就斐然，他两次获得诺贝尔奖（1954年获化学奖，1962年获和平奖）。可是在DNA研究方面，由于他错误地认定其结构是三链螺旋型，而不是二链螺旋型的，他的研究从未走上正轨，因而胜利的桂冠最终戴到了4位英国科学家的头上。这4位科学家不是一个小组，经常互不理睬，而且在很大程度是这一领域的新手。

他们4位中最称得上是普通的设计师的是莫利斯·威尔金斯，他在第二次世界大战期间的许多时间里待在密室中帮助设计原子弹。同一时期，他们中的另外两个，罗萨林·富兰克林和弗朗西斯·克里克任职于英国政府，研究采矿，后者负责爆破，前者负责采煤。

这4位科学家中，最不平常的是詹姆斯·沃森，他是一个堪称天才的美国人，他小时候是风靡一时的电台节目《儿童智力竞赛》的成员（可以说，他至少在某种程度上从J.D.塞林格的《弗兰妮与卓埃》中的格拉斯家族成员身上及其他一些著作受到了启发），他15岁就进了芝加哥大学，22岁就获得了博士学位，当时在剑桥大学著名的卡文迪许实验室工作。1951年，他刚刚23岁，长着一头乱蓬蓬的头发，在照片上看上去犹如被框外什么强大的磁铁拉拽着似的。

克里克年长12岁，当时还没有获得博士学位。他的头发不那么蓬乱，但要稍稍硬一些。根据沃森的描述，他是一位爱说大话，吵吵闹闹，喜欢争论，急于要求别人赞成一个观点，三天两头被呼来唤去的人。他们两人都没有接受过正规的生物化学方面的训练。

他们的设想是，如果你能确定DNA的分子形状，你就能明白──后来证明是正确的──它是怎样完成它所做的一切的。他们似乎希望，他们要尽可能少费力气，只要干绝对必要的工作就能达到目的。正如沃森在他的自传《双螺旋》中所兴高采烈地（也许带有某种自我夸耀的色彩）表述的那样：“我希望不学任何化学知识就能解决基因方面的问题。”实际上他们并没有被安排做DNA方面的研究工作，有一段时间还被勒令中止他们私自已经开展的工作。为了瞒天过海，沃森谎称是在进行晶体学方面的研究，而克里克则称在完成一篇用X射线衍射大型分子的论文。

在关于破译DNA的谜的普遍说法中，克里克和沃森几乎赢得了全部功劳，但是他们的突破很关键的是建立在他们的竞争对手研究成果的基础之上的，而且，用历史学家莉萨·贾丁的话来说，那些成果的获得带有“偶然性”，至少在开始阶段，伦敦大学国王学院的威尔金斯和富兰克林两位学者已经远远走在他们前面。

威尔金斯生于新西兰，是一位离群索居的人，几乎到了从不露面的程度。1962年，他因破译DNA结构而与克里克和沃森共同获得了诺贝尔奖。可是，1998年美国公共广播公司(PBS)一个有关DNA结构破译的记录片中对他的功劳只字不提。

在这几个人当中，富兰克林是最富神秘色彩的一位。在沃森的<双螺旋》一书中，他用近乎苛刻的言辞将富兰克林描绘成一个不可理喻，守口如瓶，不善于合作，故意不想有女人味──这点似乎尤其令他难受──的女人。他认为她“不是没有魅力，要是在衣着方面稍微花点心思的话，她其实是蛮漂亮的”。但是富兰克林在这方面令所有人失望了，她甚至不用口红，对此，沃森表示大惑不解。而她的衣着“完全是一副英国青年女才子的派头”。（注：1968年，哈佛大学出版社终止了《双螺旋》一书的出版，原因是克里克和威尔金斯抱怨它对人物的描述过于锋芒毕露。对于这一点，科学史家莉萨·贾丁将其描述为“无故地伤害感情”。上述描述是沃森将其语调软化后的引语。）

然而，在破译DNA结构的研究方面，富兰克林却通过X射线晶体衍射获得了最好的图像。这项技术是由刘易斯·鲍林完善的，曾成功地运用于晶体原子图的研究（它因此而得名为“晶体学”），但DNA分子是更加难以捉摸的对象。是富兰克林从这个过程中取得了好的成果，而令沃森愤愤不已的是，她拒绝与别人一起分享她的研究成果。

富兰克林没有热心地和别人一起分享她的成果，这也不能完全怪她。在20世纪50年代的国王学院，女性研究人员被一种先人为主的偏见压得抬不起头来。那种偏见令现代有感情的人（实际上是任何有感情的人）受不了。不管她们的职位多高，成果多显著，她们都不会被允许进入学院的高级休息室，她们甚至不得不在一个简陋的房间里就餐，连沃森也承认，那是个“既昏暗又狭窄”的地方。尤其是，她经常承受着巨大的压力──有时还不断受到骚扰，逼她将自己的研究成果与3个男人分享。那3个男人急于知道她的成果，但很少表现出相应的可爱品质，比如尊重──连克里克事后也承认：“我想我们老是对她──怎么说呢？傲慢无礼。”他们中有两人来自国王学院互为竞争对手的研究所，而另—个也在某种程度上公开站在他们一边。因此，富兰克林将她的成果锁在抽屉里，也就不足为怪了。

威尔金斯和富兰克林彼此合不来，沃森和克里克似乎利用这一点来为自己的利益服务。虽然克里克和沃森不要脸地侵犯威尔金斯的领域，威尔金斯却越来越站到了他们一边──这一点也不完全奇怪，因为富兰克林自己的行为变得很古怪。尽管富兰克林的研究表明，DNA结构毫无疑问是螺旋型的，可是她坚持对大家说不是这样。令威尔金斯感到震惊和难堪的是，1952年夏，富兰克林在国王学院物理系附近张贴了一张布告，以嘲讽的口吻说：“我们非常遗憾地宣布，D.N.A螺旋于1952年7月18日，星期五，与世长辞……希望M.H.F.威尔金斯博士为已故的双螺旋致悼词。”

其结果是，1953年1月，威尔金斯将富兰克林的DNA结构的X射线衍射照片出示给沃森，他这样做“显然没有向富兰克林打招呼，也没有得到她的许可”。把这称之为对他很有帮助的事，那会不够劲儿。多年以后，沃森承认这是“具有决定意义的一件事……它极大地鼓舞了我们”。由于掌握了DNA分子的基本形状和其他一些重要数据，沃森和克里克加快了他们工作的步伐，一切似乎都顺理成章了。有一次，鲍林前往英国参加会议，他本来有可能在会议期间碰到沃森，并从他那里学到一些东西，以纠正自己所犯下的错误，正是这种错误使他在DNA结构研究方面走错了方向。当时是麦卡锡主义猖獗的时代，像他这样的自由主义者是不允许到国外去的，结果鲍林被扣在纽约艾德瓦德机场，护照也被没收。相比之下，克里克和沃森倒是方便和幸运得多，因为鲍林的儿子也在卡文迪许实验室工作，天真无邪的他将有关他父亲研究的成功和失败的情形及时通报给了他们。

沃森和克里克仍然面临在任何时候被人超过的可能性，便拼命投入该问题的研究工作。当时已经知道，DNA含有4种化学成分──腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶──这4种成分总是以特殊的配对方式排列。沃森和克里克将卡纸板剪成分子形状进行摆弄，终于搞清了它们是如何拼合在一起的。在此基础上，他们搭建起一个DNA双螺旋模型这也许是当代科学史上最著名的模型──它由螺栓将金属片装配成一个螺旋形而成。他们邀请威尔金斯、富兰克林以及其他所有的人前来观看，任何行内人马上明白他们已经解决了问题。毫无疑问，这是一件了不起的侦探工作，不管有没有替富兰克林的形象作了宣传。

1953年4月25日，《自然》杂志刊登了一篇沃森和克里克写的900字的文章，名为《DNA的一种结构》。在同一期杂志中，还刊登了两篇分别由威尔金斯和富兰克林撰写的文章。那是一个充满大事的年代──埃德蒙·希拉里正准备攀登珠穆朗玛峰；伊丽莎白二世即将加冕为英国女王──因此，发现生命之谜的意义在很大程度上被忽视了。它只是在《新闻纪事》中被略为提及，在别的地方却没有引起重视。

罗萨林·富兰克林没有分享诺贝尔奖。1958年，诺贝尔奖须发4年之前，她因卵巢癌而去世，年仅37岁，她得这种癌症几乎肯定是由于在工作时长期接触X光射线所致，这本来是可以避免的。在2002年出版的一本颇受好评的富兰克林的传记里，布伦达·马克多斯说，富兰克林很少穿防辐射服，并且常常漫不经心地走到X光前。奥斯瓦尔德·埃弗雷也没有获得诺贝尔奖，而且在很大程度上被后人所忽视。他死前至少有一点是令他满意的，这就是他看到自己的发现被证明是正确的。他死于1955年。

沃森和克里克的发现实际上到了20世纪80年代才最终得到确认。正如克里克在他的一本书中所说的：“我们的DNA模型从被认为似乎是有道理的，到似乎是非常有道理的……再到最终被证明是完全正确的，用了25年的时间。

即便如此，随着对DNA的结构的了解，人们在遗传学方面的研究进展神速。1968年，《科学》杂志敢于发表一篇题为《生物学即分子生物学》的文章，认为──这似乎是不大可能的，但确实是这么看的──遗传学的研究已经接近终点了。

实际上，这当然仅仅是开始。即使到了今天，我们对于DNA仍有许多未解之谜。比如说，为什么这么多DNA似乎不做任何事情。你的DNA的97%是由大量没有任何意义的垃圾(Junk)，或生化学家喜欢称之为非编码DNA构成的。每一段里你发现只有部分区段在起着掌控和组织的作用。这是一些行为古怪、难以捉摸的基因。

基因就是（不过是）制造蛋白质的指令。它们在完成这一工作时尽职尽责。在这个意义上，它们就像钢琴的键，每一个键只能弹奏出一个音符，仅此而已，这显然有点儿单调。然而，将所有的基因组合在一起，就像你将所有的键组合在一起一样，你就能（继续这个比喻）弹奏出一曲伟大的生命交响乐，这就是人类基因组。

基因组换一种通俗的说法就是一种身体指令的手册。从这个角度来看，可以将染色体想像为一本书的章节，而基因则是制造蛋白质的个别指令。指令中所写的单词被称为密码子，单词中的一个个字母被称为碱基。碱基──基因子母表中的字母──由前面我们提到的腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧吟和胸腺嘧啶4种核苷酸组成。尽管它们的作用极为重要，这些物质不是什么稀奇的东西组成。例如，鸟嘌呤就是因为在鸟粪层中大量存在而得名。

正如人人所知道的那样，DNA分子的形状像一个螺旋状楼梯或扭曲的绳梯：著名的双螺旋结构。这种结构的支柱是一种被称为脱氧核糖的糖组成的，整个双螺旋是一个核酸──因此取名为“脱氧核糖核酸”。横档（或梯级）由两个碱基跨越中间的空间相连而成。它们只以两种方式配对，腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对。当你在梯子上上下下走动时，这些字母所排列的顺序就组成了DNA的密码；记录这些密码一直是“人类基因组工程”所要做的工作。

且说DNA的绝妙之处在于它的复制方式。当需要产生一个新的DNA分子时，两条单链从中间裂开，就像夹克上的拉链一样，每条单链的一半脱离而去，形成新的组合。由于一条单链上的每一个核苷酸与另一个特定的核苷酸匹配在一起，每条单链成为创造一条与之匹配的新链的模板。如果你只有你自己DNA的一条单链，通过必要的组合，你就很容易重建另一条与之匹配的单链。如果一条单链的第一级是由鸟嘌呤构成的，你就会知道与之配对的另一条单链的第一级一定是胞嘧啶。要是你沿着所有核苷酸配对组成的阶梯往下走，最后你将获得一个新的分子的密码。这就是大自然中所发生的事，只不过这一切是以极快的速度，完成的──仅仅几秒钟时间，快得令人不可思议。

在大多数情况下，我们的DNA都以极其精确的方式进行复制，但是，在非常偶然的情况下──每100万次大约出现1次，某个字母（碱基）进入了错误的位置。这种情况被称为单一核苷酸多样型(SNP)，也就是生化学家所说的Snip。通常情况下，这些Snips被埋没在非编码DNA链中，并不会对身体产生显著的影响。但是偶尔它们也会发生作用，有可能使你容易感染某种疾病，但也同样可能产生某种小小的有利作用──比如更具保护性的肤色，或是增加生活在海拔较高的地区的人的红细胞。这种不太显著的变化不断累积，届时对人与人和人种与人种之间的差异产生了影响。

在DNA的复制过程中，精确性与差异性必须保持平衡。差异性太多，生物将丧失功能，但差异性太少又会降低其适应性。类似的平衡也必须存在于一种生物的稳定性和创新性之中。对于生活在海拔较高的地方的某个人或某群人，增加红细胞可以使他们活动和呼吸顺畅，因为更多的红细胞能够携带更多的氧气。但是增加的红细胞也会增加血液的浓度。用坦普尔大学人类学家查尔斯·威茨的话来说，太多的红细胞使得血液“像石油”。这对心脏来说是—个沉重的负担。因此那些生活在高海拔地区的人在肺活量增加的同时，也增加了心脏患病的可能性。达尔文的自然选择理论正是以这样的方式保护着我们，这也有助于理解为什么我们都如此相似。进化不会使你变得过于独特，你无论如何不会成为新的物种。

你和我的千分之一的基因差异是由我们的Snips决定的。如果将你的DNA与第三个人相比，有99.9%也是一致的，但是你们的Snips在很大程度上会在不同的位置。如果与更多的人相比，你们更多的Snips会在更多的不同的位置。对于你的32亿个碱基中的每个碱基，地球上某个地方某个人或某群人，他或他们在那个位置上的密码会是不同的。因此，不仅“那个”人类基因组这种说法是错误的，在某种意义上我们甚至根本就没有“一个”人类基因组。我们有60亿个基因组，尽管我们的99. 9%全都是一样的。但是，同样可以说，正如戴维·考克斯所指出的，”你可以说所有的人没有任何共同之处，这种说法也没错”。

但是，我们仍然不得不解释，为什么DNA中的绝大部分都没有任何明显的目的。答案乍一看上去有些令人失望，但是生命的目的似乎确实就是使DNA得以永久存在。我们DNA的97%通常被称为垃圾(Junk)，它们在很大程度上由字母块组成，用马特·里德利的话说，它们“存在的理由极其单纯和明了，就是因为它们善于复制自己”。（注：垃圾(Junk) DNA其实有个用处。有一部分在DNA指纹鉴定中派得上用场。它的这种用途是英国莱斯特大学的科学家亚历克·查弗里偶然发现的。1986年，查弗里正在研究与一种遗传性病症有关的基因链上的基因标志，突然有一位警察来找他，问他能否查出某个嫌疑人是否杀死两人的凶犯。他意识到他的技术能够在破案中得到很好的运用──这很快得到了验证。一个有着很怪异名字的年轻面包师科林·皮奇福克被证实是真正的凶手并被判处了无期徒刑。）换句话说，你的DNA中的绝大多数并不为你服务，而是服务自己：你是为它效力的机器，而不是相反。你会回忆起，生命只想活着，而根本就在DNA身上。

即使DNA包含制造基因的指令──一即科学家们所说的为基因编制密码，其目的也并不一定是为了维持有机体功能的正常运转。我们体内。有一种最为常见的基因──一种被称为逆转录酶的蛋白质，据知它在人体内根本不起任何好作用。它所做的一件事就是使诸如艾滋病病毒的逆转录酶病毒神不知鬼不觉地溜进人体系统中。

换句话说，我们的身体花了很多能量来制造一种蛋白质，这种蛋白质没有任何益处，有时反而会给我们带来致命的一击。我们的身体不得不这样做，因为基因发出了指令。我们是它们横行霸道的地方。据我们所知，总共有近一半的人类基因──任何生物体内基因已知的最大比例──除了复制它们自己，它们根本不做任何事情。

从某种意义上讲，所有的生物都是其基因的奴隶。这就解释了为什么鲑鱼、蜘蛛以及其他数不清的生物在交配的同时也走向了死亡。繁殖后代、传递基因的欲望是自然界最强有力的冲动。正如谢尔文·B·纽兰所说：“帝国分崩离析，本我破壳而出，雄伟的交响乐笔下生成，这一切的背后是一种要求得到满足的本能。”从进化论的观点看，性本质上就是鼓励我们将基因传承给后代的一种机能。

科学家们好不容易接受了这样一个令人惊讶的事实，即我们DNA的绝大多数不做任何事情。紧接着，更意想不到的研究成果开始问世了。先是在德国，接着在瑞士，研究人员做了一系列奇怪的实验，其结果让人瞠目结舌。他们将控制老鼠眼睛发育的基因植入到果蝇的幼虫中。他们本来以为会产生某种有趣而怪异的东西，结果老鼠眼睛的基因不仅使得果蝇长出了一只老鼠的眼睛，同时也长出了一只果蝇的眼睛。这两类动物在长达5亿年的时间里分别拥有不同的祖先，但是它们却可以像姐妹一样交换基因。

同样的事情无处不在。研究人员将人类DNA植入果蝇某些细胞中，果蝇最终接纳了它，好像它是自己的基因似的。事实证明，60%以上的人类基因本质上与果蝇是一样的。至少90%以上的人类基因在某程度上与老鼠基因相互关联。（我们甚至拥有可以长出尾巴的同样基因，要是它们活跃起来的话。）研究人员在一个又一个的领域中发现，他们不管用什么生物做实验──无论是线虫还是人类──他们所研究的基因基本上是一样的。生命似乎就出于同一张蓝图。

科学研究迸一步揭示了一组掌控基因的存在，每一种控制着人体某一部分的发育。这种基因被称为变异同源基因（希腊语“相似”的意思），或同源基因。同源基因回答了长期以来困扰人们的问题：数以十亿计的胚胎细胞都来源于一个受精卵，并且携带完全相同的DNA，它们怎么知道去往哪个方向，该做些什么──其中某一个变成了肝脏细胞，另一个变成了伸缩性神经元，又有一个变成了血泡，还有一个变成了拍动的羽翼上的光点。原来是同源基因对它们发出了指令。它们对于所有的生物都以同样的方式发出指令。

有趣的是，基因的数量及其组合方式并不一定反映携带它的生物的复杂程度，甚至总的来说不反映。我们有46对染色体，但是有些蕨类植物的染色体多达600多对。肺鱼，所有动物中一种进化最不完善的鱼类，其染色体数是我们的40倍。即便是普通的水螈，其基因数也是我们的5倍。

显然，问题的关键并不在于你有多少基因，而在于你怎样对待它们。人类基因数近来成了人们热烈讨论的一个话题，这是一件好事情。直到不久以前，许多人以为人类至少有10万个基因，也许还更多，但是人类基因工程的第一批研究结果使得这个数字大大缩水。研究表明，人类只有3.5万—4万个基因──与草的基因数相同。这个结果既令人吃惊，又不免有些令人失望。

你大概已经注意到，基因已经非常频繁地很人类的众多病症扯在一起。欣喜若狂的科学家一次又一次地宣称他们已经发现了导致肥胖症、精神分裂症、同性恋倾问、犯罪行为、暴力、酗酒乃至商场扒窃和流浪的基因。这种基因决定论的最高潮（或最低潮）就是发表于1980年《科学》月刊的一篇论文，该文十分肯定地宣称妇女的基因构成先天注定了，地们在数学方面能力低下。事实上,我们现在知道，有关你的任何方面都不是那么简单的。

在一个重要意义上，这显然是一件憾事，因为如果你具有个别决定身高、糖尿病或谢顶倾向或其他任何明显特征的基因，你就可以很容易地──反正相对容易地──将它们加以隔离并根治。不幸的是，3.5万个基因如果独立工作远远不足以制造比一个令人满意的复杂人体。很明显，基因必须彼此协同工作。有一些身心失调的病症，比如血友病、帕金森综合征、杭廷顿斯舞蹈病以及囊性纤维变性──是由个别机能不良的基因引起的，但是一般来说，远在它们变得足以对物种或人类造成永久性的麻烦之前，依照自然选择的规律，它们就被淘汰掉了。令人欣慰的是，我们的命运在很大程度上──即便是我们眼惰的颜色──不是由个别基因决定的，而是各种各样的基因通力协作的结果。因此，对手为什么我们总是很难了解它们彼此是怎样形成为一个整体的，以及为什么我们不能在短期内培育出我们所预先设计的婴儿，也就不难理解了。

实际上，我们对近年来的研究结果了解得越多，我们不明了的事情也就越多。实验证明，即便是意念也会对基因的工作方式产生影响。比如，一个男人的胡须长得多快，某种程度上取决于他在多大程度上想到了与性有关的事情（因为想到与性有关的事情会产生大量睾丸素糖）。20世纪90年代初，科学家甚至作了更为深入的研究。他们发现，通过破坏胚胎阶段的老鼠的某种关键性基因，这些老鼠出生后不仅很健康，甚至有时比基因未受破坏的兄弟姐妹更健康。结果证明当某种重要的基因被破坏以后，其他的基因会进来填补空缺。对于作为生物的我们来说，这是一个再好不过的消息，但是对于我们了解细胞是怎样工作的却不太有利，因为它使我们才刚刚开始了解的问题又增加了一层复杂性。

很大程度上正是这种极其复杂的因素，使得破译人类基因组的工作几乎马上被看成是仅仅处在起步阶段。基因组，正如麻省理工学院埃里克·兰德所指出的那样，就像是人体部位的排列表：它告诉我们我们是由什么构成的，但是却没有说它们是怎样工作的。现在所需要的是操作手册──怎样使它运转起来的指令。这对于我们来说，还是遥不可及的一件事。

因此，当务之急的是破解人类蛋白组──一个非常新的概念，仅仅在10年前，甚至连蛋白组这个词也不存在。蛋白组是储藏制造蛋白质信息的资料馆。 “不幸的是，”《科学美国人》2002年春季刊认为，“蛋白组比基因组复杂得多。”

那个话说得比较婉转。你可能记得，蛋白质是所有生命系统的役马：每个细胞中都有多达1亿计的蛋白质在一刻不停地工作。它们的活动如此之多，令人无法捉摸。更糟糕的是，蛋白质的行为方式和功能不仅像基因那样取决于它们的化学性质，而且取决于它们的形状。若要具有正常功能，一个蛋白质必须具备以恰当的方式组合在一起的化学成分，之后还必须折叠成一种非常特别的形状。这里所使用的“折叠”这个词实际上是一种容易引起混淆的概念，仿佛是几何学意义上的齐整的意思，其实并不是这样的。蛋白质卷成的和盘折成的形状又随意又复杂，与其说它们像拆叠好的毛巾，倒不如说它们像乱作一团的衣架。

除此以外，蛋白质还是生物世界的登徒子（请允许我使用一个信手得来的古词）。根据一时的兴起及新陈代谢的状况，它们会随心所欲地磷硫酸化、糖基化、乙酰化、泛素化、硫酸盐化，以及其他许多种不同的变化。往往，似乎并不需要花费太大力气就会使它们发生变化。饮一杯酒，正如《科学美国人》所说的那样，你就会极大地改变你整个系统内的蛋白质的数量和种类。对于瘾君子来说，这倒是令人高兴的一件事，但是对那些试图搞清楚这一切是怎么发生的遗传学家来说，却根本没有帮助。

一切可能从一开始就似乎难以想像的复杂，一切在某种程度上也确实难以想像的复杂，但是，所有这一切又都有一条简单的底线，因为生命的运作方式说到底都是一样的。所有赋予细胞生命的细微而灵巧的化学过程── 核苷酸的协调一致：从DNA到RNA的信息传递──在整个自然界只演变过一次，而且至今保持得十分完好。正如已故的法国遗传学家雅奎斯·莫诺半开玩笑地所指出的那样：“大肠杆菌如此，大象也是如此，只是更加如此。”

一切生物都是从原先同一蓝图发展起来的产物。作为人类我们不过是发展得更加充分而已──我们每一个人都是一本保存38亿年之久的发霉记录本，涵盖了反反复复的调整、改造、变更和修补。令人惊讶的是，我们甚至与水果、蔬菜十分接近。发生在一根香蕉里的化学反应，和发生在你身上的化学反应约有50%在本质上是一样的。

这句话怎么多说也不会过分：所有生命都是一家。这句话现在是，恐怕将来也将永远证明是世间最为深邃的真情告白。