一部不可思议的人类秘史:人类前史-第6章
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男孩的责任，因为发生这种巧合的可能微乎其微，到了几乎不可能存在的程度。因此，多态性确定了我们、我们的父母、一个家族是独特的人类之树上的一个枝节，其他的家族、其他的人群同样如此，每个人群的DNA都在讲述着不同的故事。
进一步想象，现在把我们的祖父母、祖父母的祖父母等祖辈加进来，这时，我们就会看到，在每一代中都会失去一些基因信号。我的DNA与我父亲的有50％相配，与我祖父的有25％相配，而只有6％与曾祖父的相配。在一个家庭里，每诞生新一代的同时便产生新的“前辈”，其中数量变化的速度快得惊人，我们的父亲、母亲各有父母双亲，父母双亲又彼此各有父母双亲，以此类推。耶鲁大学的遗传学家肯尼斯？凯德做过这样的计算：每一代有两个前辈（大约每25年产生一代），这样回溯500年，每个人有100万个以上的前辈，如果回到诺曼底人入侵英格兰的时代，我们会有一万亿个以上的祖先，而这个数字超过了人类历史上所存在人数的总和。怎么会出现这样的结果？他的计算错在什么地方？ 回答既是肯定的又是否定的。在数学的意义上我们的计算完全是正确的。至少从古希腊时代开始，人们就知道了指数增长的力量，我们都知道“像兔子一样繁殖”，它反映的正是指数增长的可怕力量。上面的计算中出错的不是计算器，而是计算时所设定的条件：每个人都完全独立，这个假设条件是错误的。很显然，人们肯定有大量的共同祖先，否则无法对上面一万亿的数字做出解释。事实上，每产生新一代时，其先辈的数量应当乘以一个小于2的数，而且对大多数人而言，所乘的数非常接近于1。下面让我们来对此做出解释。
第18节：夏娃的伴侣（3）
水，无所不在的水…… 浪漫主义诗人塞缪尔？泰勒？柯勒律治曾沉迷于鸦片。1797年，他住在一个叫多西特的小村庄里，常常在山间散步，或者和他的邻居威廉？华兹华斯长时间地进行辩论。在此期间，他写下了著名的《成吉思汗》和《古舟子咏》。前者描写了他在鸦片带来的幻觉中下意识产生的想象——那魔法召唤而来的“庄严愉悦的圆形屋顶”是何等的美妙，诗中充满了奇特的想象。后一首是他在比较清醒的时候写的，描写了一艘船在南海的艰难旅程。他在诗中写道，一个水手射杀了一只信天翁，触犯了大海的戒律，船上所有的人都遭到了惩罚，暴晒在酷热的阳光下，四周是茫茫的“水，水无处不在，没有一滴能喝”。射杀信天翁的水手幸免于难，活了下来，但其他船员全部死去。作为惩罚，他在余生里四处流浪，历经磨难。
一个令人印象深刻的细节，是柯勒律治在《古舟子咏》里把信天翁作为好运的象征。为什么信天翁会给人带来好运呢？事实上这是人们对信天翁缺乏了解的结果。想象一下，在航海途中，水手们数周生活在不见陆地的茫茫大海，梦想着早日抵达港口。而靠近陆地的最早迹象是鸟的出现，就像诺亚的鸽子和橄榄枝，鸟往往预示着陆地就在离他们不远的地方。由于信天翁是地球上最大型的一种鸟（它们双翅展开可长达3．5米），因此它们是一个非常明显的预兆。但问题是，这种珍贵的鸟大部分时间生活在海上，有时，它们会在两年多的时间里在海上四处游荡。在顺风的时候，它们会在开阔的海上毫不费力地一边滑翔，一边睡觉。所以，把它们看成诺亚的鸽子，水手们真得被这些逍遥派的偶像欺骗了。
假如终生在海上飞翔，而它又是发源于陆地的物种，即使像信天翁一样对这种生活建立了极好的适应性，它依然要解决一个至关重要的问题，那就是它必须返回陆地生育它的下一代。对此，信天翁自有它的解决方式，那是一个如此迷人的自然故事。这些信奉逍遥派生活方式的信天翁是鸟类中的寿星，它们的寿命可以长达50年。在它的一生当中，它永远回到同一座岛屿，与它一生中惟一的伴侣相会。它的伴侣也同样如此，在那里它们共同抚育后代，平等地分担“家务”。几个月后，当小信天翁破壳而出来到这个世界后，便到了它们彼此告别的时间。它们在心里默默记下下一次的见面时间，然后头也不回地飞回大海。
只选择一座岛屿进行繁衍，这实际上也是进化的结果，它使岛和岛之间产生不同的谱系，随着时间流逝，不同的岛上会生活着不同的鸟类。在岛上出生的小信天翁长大以后，它们以成年者的身份依然回到它们出生的岛上，雄性信天翁会表演求爱的舞蹈以吸引异性，雌性信天翁在选择伴侣时，不会考虑对方来岛上的哪个区域，只要你是信天翁，并且在恰当的时间来到了岛上，你就有机会得到命运的青睐。
用进化的术语，信天翁的交配方式被称为随机交配，即在同一物种中，每个个体都有潜在的可能性与任何异性个体配对。在信天翁的一生中，也许它会飞遍世界各地，但除了它的家乡，它不会在任何地方扎根。人类不是这样的，如果我们离开家乡，搬到了一个新的地方，我们一般会选择与我们相邻的人结合。如果我们统计一下100年里夫妻的出生地，我们肯定可以看到这样的结果，年代越早，夫妻间的出生地距离越短。如果有一对夫妻，丈夫出生在佐治亚州的亚特兰大，而妻子出生在香港岛，那么他们几乎不可能生活在100年前。那时的故事只能这样发生：她和一个九龙人终其一生，而他会搭便车去看他的南方美女。
这种地区性的择偶习惯的结果，是随着时间的流逝，住在同一地区的人们日渐熟悉，而不同地区的人们变得更加陌生。假如某一天，你偶然遇到了你的表亲，你能认出来他（她）是你的亲戚吗？如果不能，而你们又彼此爱慕，最终结合在一起并有了孩子，那意味着什么？简单来说，它意味着你的儿子或女儿在前辈的数量上，要少于父母为两个无血缘关系人的孩子，因为你和你的配偶某些基因组是相同的。因此，在计算你的孩子的前辈数量时，乘的数要小于2。在个人生活之地的周围选择伴侣，人类的这一习俗由来已久，因此许许多多的人不可避免要和有血亲关系的人共度一生，无论是多远的远亲。正是这一习俗，使得生活在同一区域的人们彼此更加熟悉。
第19节：夏娃的伴侣（4）
当然在有些地区，近亲结合的比率相当高，堂兄妹结婚相当普遍。谈到传宗接代，人们都能找到合情合理的“替罪羊”。即使这一比率不高，随着时间流逝，在一个传统社会里，人们就近择偶的行为方式，会在一个区域产生有地区特色的多态性顺序图谱。同样的道理，因为独特的多态性，你会被确认为你父母的孩子。世界各地的人们也携带着独特的地区性基因信号，这些信号正是遗传学家们研究的对象。我们不仅具有共同的先祖——“亚当”和“夏娃”，而且我们还具有地区性的“亲戚关系”，正像迪克？莱旺廷的研究所显示的，这些信号相当弱，但它们的确存在。由此，关键是要找出连接一个地区的人群的多态性。为此，我们需要在实验室花大量的时间。
没有一滴水能喝 朱克坎德和鲍林的发现，为进化找到了分子的“钟表”，透过它，我们凝视的目光能最终聚集在我们共同祖先的身上。以他们的发现为基础，我们破译了混乱的线粒体数据，并推测出“夏娃”的年龄。当然，因为Y…染色体不发生重组，因此应用他们的方法也能达到同样的目的。沿着Y呈现的多态性路径，我们很快就会找到“亚当”，我们惟一需要的“路标”就是多态性。现在，Y是我们的“王牌”。直到20世纪90年代初，我们发现的“路标”非常有限。
1994年，罗勃？多瑞特、明石浩和华特？吉尔博特在权威科学期刊《科学》上发表了一篇奇怪的论文。之所以说它奇怪，是因为它是一篇关于没有发现什么的论文，而不是公布他们发现了什么。论文的题目是《人类Y…染色体在ZFY点上不存在多态性》，介绍了研究世界各地38名男性Y…染色体的结果，他们的目的是寻找Y…染色体的多态性。尽管在Y上已经找到少量多态性，最早的是1985年由米瑞姆？卡萨诺娃和格瑞达？鲁卡第发现的，但相比于其他染色体，Y上发现的多态性要少得多。多瑞特他们的研究结果令人吃惊，在他们检测的ZFY区没有发现变异。没有一个DNA顺序变异，这意味着这38名男子在一两代之内有一个共同的前辈。但因为没有找到变异，因此无法推测这个人的生活时期。难道他们的父亲是同一个人？难道是另一个卡萨诺瓦①式的男人在世界各地留下了风流韵事？但是，考虑到他们研究的DNA数量相对较少，只有约700个核苷的长度，而且选择的研究对象只有38个，因此很有可能，他们只是背运地选择了Y…染色体上一个没有变异的区域。根据这一结果，他们推测男性祖先“亚当”生活在距今0至80万年前。有关人类的起源和迁徙，他们并没有提出新的见解，但是他们的努力，为研究不同区域人群的Y…染色体奠定了基石。
随后几年，在Y…染色体上又发现了少量多态性。亚利桑那大学的米歇尔？哈默发现的一些多态性数量证实了线粒体的研究结果：“亚当”20万年前生活在非洲，他正性急地赶去南非草原与“夏娃”约会。但是，Y…染色体多态性总数仍然很少。现在到了该取得突破性进展的时候了，还是在加利福尼亚的旧金山海湾，新的一页开始了。
压力之下 20世纪60年代末，彼德？昂德希尔在加利福尼亚开始了他的科学研究生涯，他最初的研究领域是海洋生物。1981年他在特拉华大学获得博士学位，之后他返回了加利福尼亚，那正是生物技术飞速发展的时期，他从事一些诸如用分子生物技术提取酶等工作。也就在那时，他被遗传学家们建立的令人眼花缭乱的基因图谱深深地吸引住了，那时生物技术产业日趋成熟，而旧金山正是DNA重组所引发的一系列革命的中心。同时，在硅谷及周围，切割、接合基因这一生物学的“副业”，广泛地应用到了计算机产业中。
1991年，彼德厌倦了商业研究，他申请到斯坦福大学路卡？卡瓦利…斯福扎实验室做合作研究人。通过面试，实验室的领导层相信他能适应这里严密的组织和相互协作的要求，他被录用了。一开始，彼德在实验室从事mtDNA顺序研究，但他很快对Y…染色体产生了浓厚的兴趣。那时，卡瓦利…斯福扎的实验室是一个令人神往的地方，也是“点燃火种”的地方，我有幸那时在那里做博士后，几乎每周那里都会产生统计学和遗传学分析的新方法，充满了浓郁的学术气氛。20世纪90年代，几乎每一个有重要影响的遗传学家都在斯坦福工作过，或是斯坦福的学生，或是在那里做博士后，如戴维？高斯坦、马克？塞尔史坦德、金力等，这三个人在后面的章节都将会出现。有趣的是，这本书中一个最有影响的人物却是一位化学家。要解释其原因，我们需要对组成基因组的分子有所了解。
第20节：夏娃的伴侣（5）
在遗传学家的“工具箱”里，一个最主要的“工具”，是从细胞组织中分离出DNA片断的能力。和蛋白质一样，DNA存在于细胞之中，是一种被称为核苷碱基的线型链条状的组织。就像构成蛋白质的氨基酸一样，DNA的顺序转译生物信息。但是，和蛋白质不同的是，DNA的碱基有4种类型：腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），我们每个人就像它们的手工作品一样，正是这些碱基构成基因密码，决定我们成为一个什么样的生命个体。就像摩尔斯电码，它用点和破折号来转译信息，DNA也是如此，它的“点和破折号”就是这些核苷碱基，它们的数量大约是30亿个。
从组织中分离出分子混合物的方法，同样可以用来推断DNA分子中核苷的顺序。这是因为，生物化学技术可以做到，根据核苷的顺序得出一定长度的片断。得出这些片断后，把它们放进胶质状电流产生的矩阵，就可以分离出DNA。因为DNA是负电荷，它们会朝矩阵另一端正电荷的方向移动。有趣的是，在凝胶体的矩阵里，这些片断的运动速度会减慢，因为它们要穿过凝胶微小、迷宫般的通道。速度减慢程度和它们的长度成正比，分子越长速度越慢，因为有更多的组织要从那条微细的通道挤过去。这一切在理论上讲起来非常枯燥，但它的画面真的美丽至极。这种技术被称为定序，过去30年里，几乎每个重要的遗传学成果都用到了定序的技术，这真的是一个艰苦的工作，但它十分有效。
定序的一个主要问题是它相当慢，而且，要得到所需要的DNA分子顺序，要进行的生化反应的费用也十分昂贵。为此，遗传学家尝试用更快、更便宜的方法来检测DNA顺序。他们通常的做法，是将一个个体的DNA，与另一个个体的进行比较，而这个的DNA顺序，已经在实验室使用生物化学、凝胶技术检测出了结果，通过比较找出两者间的区别。DNA顺序的不同就是我们的多态性，它们决定着个体的易感疾病、头发的颜色（前提是你没有染发）和其他一切遗传的特点。但是，它们大多数对携带者并无影响，只是我们天生继承下来的“行囊”，是我们血统的制造者。而对人类学家和历史学家来说，这些制造者无疑是一座宝藏。
化学家彼德？欧芬纳是一个严肃的奥地利人，他的家乡在靠近因斯布鲁克的蒂罗尔。20世纪90年代，他是斯坦福大学应用高压液相色谱（简称HPLC）技术分离DNA分子研究项目的负责人。他正在尝试用HPLC建立一种新的检测DNA分子顺序的方法，因为比起凝胶技术，它分离分子的速度更快。一天，在遗传学系中午的研讨会上，彼德？昂德希尔读到了欧芬纳对这种新技术的介绍材料，他立刻就感到，它可以解决在寻找Y…染色体多态性上存在的问题。他走上前，问欧芬纳是否愿意与他合作。两位科学家开始了忘我的工作，整整18个月里他们没有周末。
两个彼德的合作，最终产生了被称为“变性HPLC”的新技术，或简称为dHPLC。它幸运地成了DNA分子的专用技术。因为DNA分子是双螺旋，一对核苷链通过碱基之间相互的吸引力彼此缠绕。在DNA的世界里，腺嘌呤和胸腺嘧啶永远是一对，胞嘧啶和鸟嘌呤永远是一对，这正是它们分子结构的特点。也就是说，如果知道了一条螺旋链的核苷顺序，便会自动知道另一条上的。双螺旋链结构有两个作用，第一，它稳定DNA的分子，使它们免受酶和环境压力的破坏，在距今5万年的化石上仍然能找到DNA。我们的细胞里同样有单螺旋的结构，它被称为RNA，由于简单，在这样久远的化石里便找不到它的存在。第二个作用是，两条互为“镜子”的螺旋链保证了对核苷顺序进行“备份”，假如一条螺旋链上出现了一个变化（或者说，一个变异），它对面的螺旋链上相应的核苷便和它不再是“完美的一对”，错配的发生，会在螺旋链的一个点上轻轻打下一个“结”，这个“结”很容易被细胞内的校正系统检测到，并且将损坏修补好。
dHPLC技术利用HPLC不可思议的灵敏性，就如同细胞内的校正系统一样，当错配的DNA分子通过矩阵时，会因为分子结构异常（这里不再是因为分子的长度）而导致运动速度减慢，因此很容易�
