讓我們往更復(fù)雜的形態(tài)特征看,專注頭尾這條軸線。龍蝦的一個基本特征,就是這玩意在頭尾方向上是一節(jié)一節(jié)的。而三葉蟲也是一節(jié)一節(jié)的。
事實上你可能馬上會聯(lián)想到自然界中無數(shù)的動物都有這樣的環(huán)節(jié)特征:蚯蚓,蝴蝶......。而我想說的是,人也是這樣的,不信你摸摸自己的脊柱。
這當然不是偶然的。這種環(huán)節(jié)特征在發(fā)育時是由一組專門的基因控制的,叫 Hox genes,提到的這些生物,包括人身上都有,雖然各有不同,但基本功能一致。這就是所謂的同源基因,從同一組基因進化而來。
同理,關(guān)于各種重要的器官,也都有相應(yīng)的基因來調(diào)控。而這些基因,也大多是在各種動物中有同源的基因。
而就是這些基因,通過自身的調(diào)控機制,讓一個胚胎細胞能在正確的時間和位置一步步的分化發(fā)展成各種不同的組織細胞,協(xié)同工作,構(gòu)成一個復(fù)雜的多細胞生物體。
出現(xiàn)這樣的情況,其實是很好理解的,進化畢竟不是造房子,不是旁人給你建,不是平地起高樓,而是在自己身上建,要一邊住一邊建。
所以,要是改動過大,把住戶自己給玩死了,那進化也就無從談起了。所以進化也不是隨便進化的。
變異是客觀存在,而再加上自然選擇,讓動物的基因組很難有冗余,所以可以保留下來的變異,一般是這樣的;
1、在分化顯型的基因上的一些變異
這些變異是外在的,對物種的生存不會產(chǎn)生立刻的影響,可以由自然選擇慢慢決定。比如人的膚色是一種典型的顯型單元,可以迅速變異(100 代之內(nèi),人的膚色可以完成從純黑到純白的進化)。
2、產(chǎn)生多余的拷備
變異有時可以大段的復(fù)制基因組。重要的基因,有時可以有多余的拷備,對物種的存在也無直接響。
3、變異出現(xiàn)在這些有拷備的基因上,因為原來的基因還有副本在,所以變異不會影響正常的生存機制
這樣會產(chǎn)生一組直系同源基因,比如上面提到的 Hox genes,就可能是這樣出現(xiàn),讓動物產(chǎn)生了越來越多的環(huán)節(jié),然后不同的環(huán)節(jié)再進化出不同的插件單元,比如翅膀,手臂,附肢。
4、在原來的基因上增加了新的調(diào)控機制,這樣可以讓同一個基因在不同的發(fā)育時間,不同的組織細胞里扮演不同的角色
另一點要強調(diào)的是基因開關(guān),基因調(diào)控機制的重要性;
一個常見的驚嘆是,人的基因組只有 30000 個基因,不僅遠遠小于以前的預(yù)期,更 “駭人” 的是,有 98% 的基因跟猩猩的基因是一樣的,而既使是線蟲這樣的低等動物,還有 19000 個基因。