一条会走路的鱼

——做俯卧撑的鱼、玩滑道的蛤蟆、以及达尔文为什么是对的

1、一条会走路的鱼

2004年7月，芝加哥大学的古生物学家舒宾（Neil Shubin）终于在北极找到了他寻觅十载的东西。那是一条在岩石中沉睡了3亿7500万年的鱼。它有鳄鱼一样扁平的头颅，可以灵活转动的脖颈，还有可以做俯卧撑，也可以在泥浆里灵活爬行的强壮胸鳍——几乎可以说是原始的腿。这个怪物被命名为提塔利克鱼（Tiktaalik）。

舒宾殿和他的俯卧撑鱼

真正的科学理论不仅仅能解释现有的东西，也要能预言未来的东西，在3亿8500万年前的岩石里有各种各样的鱼，3亿6500万年前的岩石则有许多两栖动物。根据进化论的预言，我们应该能在这两个时代，两类生物之间发现一个过渡的环节。科学家们去找了，发现了3亿7500万年前的，有腿，会走路的鱼。达尔文再次证明了他的英明与正确。

不过，为什么是达尔文？他说，复杂的生物是由简单的生物演变而来，我们是猿猴的后裔，然而有一个法国人提出类似的观点。

你在生物课本上能看到拉马克（全名是吓人的Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet de，Chevalier de Lamarck）这个名字，“生物学”（Biology）一词就是他创造的，早在达尔文的名著《物种起源》出版前五十年，他就提出了生物进化的概念。

拉马克相信，用进废退是生物进化的动力。多用的器官就会进化，不用的则会退化。提塔利克鱼多做俯卧撑，它的鳍就会进化成腿，学会走路。长颈鹿不断抬头伸颈去够树叶，脖子就会进化到两米长。拉马克考虑过，如果猿练习直立，也许会进化成人。

美国西部的老故事：印地安人养了一条大马哈鱼，他懒得给它换水，就教这条鱼在陆地上生活。他把鱼从桶里拿出来，让它离水几分钟，后来是几小时，再后来它不仅能呼吸空气，还能跟在主人后边跑，要不是有一天它掉到河里淹死的话，这个活宝跟主人永远也不会分开的。

我们每天都看得见无数用进废退的例子：熟能生巧，肌肉要锻炼才能强健，收银员点钞比穷学生更快。然而，光有用进废退并不够。演化是极为缓慢的，鱼鳍不是一下子变成人腿，而是历经3亿7500万年，上千万代的渐变。如果鱼老子进化出强壮的腿，不肖的鱼儿子却没有继承老子的传统，向人类进化的路就会断掉。这就需要有某种办法，让儿子继承老子的特点。

拉马克的理论要成立，需要“获得性遗传”，意思是说，父母靠后天锻炼得到的特征，都可以遗传给后辈。鱼爸鱼妈锻炼出强壮的腿，鱼儿子一生下来也会有强壮的腿。宇智波家的祖先修得写轮眼，宇智波坐猪一生下来就继承了写轮眼。在拉马克的时代，大家都相信这是真的（我的意思不是说写轮眼是真的！）。达尔文的祖父伊拉斯谟（Erasmus Darwin）就相信获得性遗传，达尔文一直认为拉马克抄袭了他爷爷的观点，碎碎念不已。

让大象给坐了一下。回家方便了。

怎么呢？没开门，从门缝就进去了。

好吗，坐瘪了。

估计影响到遗传基因了……

这玩意也遗传哪？

他的后辈儿孙啊，估计都跟相片似的……

——德云社相声《进化论》

2、癞蛤蟆的悲哀

拉马克终其一生，他提出的用进废退思想都默默无闻，直到《物种起源》掀起轩然大波，达尔文的反对者们才把他翻出来，把“用进废退”、“获得性遗传”作为和达尔文交战的武器。

卡默勒（Paul Kammerer）就是其中之一。他养了一群产婆蟾（Alytes obstetricans），这种癞蛤蟆产卵的时候，公母蛤蟆会抱在一起，就好像公蛤蟆在当助产士（其实是在排出精液），因而得名。

卡默勒殿与产婆蟾殿

生活在水里的癞蛤蟆，公蛤蟆脚底都有粗糙的肉垫子，叫做“婚垫”（nuptial pad），在交配时抓紧光溜溜湿精精的母蛤蟆。但产婆蟾是在旱地上办事的，没有这一器官。然而卡默勒在水里养产婆蟾，强迫助产士在水里干活，下一代的蛤蟆脚上长出了防滑垫！卡默勒洋洋得意，认为产婆蟾靠着努力攀登运动，进化出了婚垫。虽然婚垫比不上人腿构造精巧，毕竟也是一个“靠用进废退得来”的特征啊。

水生蟾蜍的必备外挂

然而，他的大发现受到许多科学家的怀疑。

卡同学：我发现，拉马克是正确的！

众科学家：让我们好好看看你的癞蛤蟆行吗？

卡同学：……

众科学家：我们做你的实验，都不能成功，这是怎么回事？

卡同学：……

最后科学家得以一览卡默勒的宝贝标本，却发现“防滑垫”根本就不是肉垫，而是用针往蛤蟆脚上打墨水肿起的黑色小包。

众科学家：……

卡同学：……

一个多月之后，卡默勒饮弹自尽。

比卡默勒更早一点，另一个有虐待狂倾向（玩笑而已）的科学家，达尔文的支持者魏斯曼（August Weismann）已经做过实验他把老鼠的尾巴斩断，然后让断尾老鼠生小老鼠，然后再斩断小老鼠的尾巴……这样重复了22代，老鼠还是坚持不懈地长出尾巴。

魏斯曼虐待老鼠的用意在于证明拉马克（以及当时的许多人）的错误，后天获得的特征并不能遗传。断尾的老鼠不会生断尾的小孩，同理，鱼爸妈即使每天做三个俯卧撑，小鱼也不会继承爸妈锻炼出的腿。

中国人即使代代裹小脚，女孩生下来依旧是天足。曾经有一个因事故失去一只眼的美国人，被判处绞刑，因为村里的母猪生了一头独眼小猪崽。可惜法官没有学过遗传学。

在那个时代里科学家还不知道，使得提塔利克鱼长腿，蛤蟆长婚垫，并且保证腿和婚垫传给下一代的东西是什么。今天我们已经知道，它的名字叫基因。

3、蛋白质的菜谱

如果要打比方的话，基因最像的东西是一本书，一本菜谱或药方，上面写的是制造蛋白质的方法。蛋白质是维持生命的重要物质，既是构成身体的砖瓦，也是搭建身体的工人，一句话，基因造蛋白质，蛋白质造人。

你身体的变化，无论学会点钱，还是做俯卧撑锻炼出更多肌肉，或者被无情的科学家切掉了尾巴，并不会让基因发生变化。你是一道照着基因菜谱烧好的菜，烧好之后，不管你是被吃掉，放凉了、还是馊了，都不会再改动菜谱。

枯燥的遗传学让人不耐烦吗？我已经是不耐烦了，我拿起一本小说，《缥缈录》，红色封皮，一张插页，109页。请回答我，这个书名，指的是这109页纸，贴塑膜的封面和插页，再外加一点油墨吗？这些东西可以用来随便印哪本书。

基因菜谱写在一种鼎鼎大名的化学物质——DNA上，DNA这个词很高级，但你不能说它就是基因，DNA是物质，而基因是信息。基因虽然写在DNA上，但它与DNA的关系，犹如书中的内容与纸的关系。

信息的特征之一是流动性，可以从一种载体到另一种载体。纸版书可以扫描进电脑里，可以在登载在杂志上。基因也不能例外，现代技术允许我们把基因的内容输入电脑，让它从写在DNA上的信息，变成写在芯片上的信息，就像对待一本“真的书”一样。

癞蛤蟆和人都曾经是鱼，蛤蟆和我们身上都保留着祖先的烙印：一个月大的人胎儿看上去跟鱼没什么两样，它有类似腮的东西，还有尾巴，癞蛤蟆是由蝌蚪变来的，蝌蚪像不像鱼，就更不用说了。

蝌蚪成长的变化是惊人的。有鳃，吃水草，圆圆身体连着一条小尾巴的动物，要变成呼吸空气，吃虫子，长着四条腿和一身疙瘩的动物，这是一个脱胎换骨的过程，基因却一点变化都没有。魏斯曼的老鼠已经告诉我们，后天锻炼的造成变化不能写进基因，因而也不能遗传给下一代。小蝌蚪不是靠着锻炼长出腿来，蝌蚪之所以长腿，是因为他的基因里，预先已经蕴藏了制造青蛙的配方。

基因是一本巨大的书（人类基因携带的信息量相当于《圣经》的800倍），但你不是随时都要用到全部的内容。你身体上每个细胞都要观察周围，然后根据时势需求，从书里挑出有用的段落。在需要生长发育的时候，产婆蟾用的是造蝌蚪的基因，需要结婚生小孩的时候，则动用造蛤蟆的基因。

这是基因跟菜谱有一点不同的地方，它是活的，驻扎在细胞里，监督着生物体的一举一动，随时提供需要的蛋白质配方，掌管生物体的运转。

在这方面，基因又有点像小抄，需要的时候才拿出来，没有人上着课把小抄晾在桌子上的。后天锻炼确实能在一个人（或蛤蟆）身上产生用进废退的变化，但这些变化不需要增加新的生命配方，只要基因抄神从鞋子里抽出几张早准备好的小纸条。我们早就拥有使肌肉发达的基因，俯卧撑并没有创造新的基因，只是唤醒了已有的生命配方而已。

基因是一本“活的书”，这也造成了一些麻烦，比起纸版书，它的内容更灵活，很容易删改。你可以把一条拿破仑的生卒年月加进一堆语文小抄中。

细胞分裂时不小心，或者受到紫外线照射，都会使它出错，称为基因突变。有些东西觉得基因突变还不够，要采取更多手段来改变这堆小抄。

例如细菌，我们细胞内的基因紧密包裹在细胞核内，而细菌的基因在它们细小的细胞内自由漂移，像一捆浮在水池里的绳子。细菌经常从别的细菌身上拿一点基因，例如抵抗抗生素的基因，来丰富自己的配方。吸取别人的基因，是细菌的性生活。它们不在乎对方是不是同类，危险的痢疾菌会从温顺的大肠杆菌身上吸取基因。甚至有许多细菌是恋尸癖，它们从死细菌身上吸取基因。

病毒甚至更为狡猾，比如艾滋病病毒，它们感染我们的细胞，把制造病毒的配方插入我们的基因里，我们的细胞被俘虏了，老老实实地按照这些配方制造更多的病毒。我们身体里藏匿着许多病毒基因的残骸，它们被身体封印了（你可以这么理解），不能再兴风作浪制造病毒。

更邪恶，也更有趣的是“反转录转座子（retrotransposon）”，它是你体内的一小段基因，但它会把自己复制一份，然后把复制品重新贴到基因里。反转录转座子于人无用，但它们复制自己的能力太强了，在你的细胞里胡乱张贴了几十几百万份，它们是与生俱来的“人体内置病毒”，是由DNA构成的寄生虫。

有时候反转录转座子乱入会引起很严重的后果。它会把自己的复制品硬贴到基因中间，把那些正经干事的基因配方被打乱，这样，基因配方就无法使用了，这就好比菜烧到一半，突然发现菜谱里贴了一张“专治不孕不育”。这些内置病毒把自己贴到止血的基因中间，结果就是可怕的，流血不止的血友病。

4、中心法则

笔者十分熟悉的东西

北京中关村立着个傻兮兮的麻花形DNA雕塑，要归功于两个人。大器晚成的物理学家克里克（Francis Crick），与23岁获得博士学位的天才正太沃森（James Watson），这两个人性格截然两判，但无疑都是才华横溢。他们发现DNA分子的形状是麻花状，也就是鼎鼎大名的“双螺旋”。

克里克殿还是蛮帅的……

暂且不提双螺旋，克里克的另一个伟大发现，是“遗传学的中心法则”（genetic central dogma）。听这个名字就知道它的重要性。

我曾说过基因是制造蛋白质的菜谱，是写在DNA这种物质上的书，是随用随拿的小抄。这三种东西有一个共同特征，它们都是信息。如果你为了烤几块饼干而翻开菜谱，或者在考试时从鞋里拿出纸条，你所寻找的也都是信息。

请大家坐好，下面要上猛料了。中心法则的内容，正是基因和小纸条的不同之处：小抄的信息流动方向是“双向”的，也就是说，你可以把小抄上的拿破仑生卒年月落霞与孤鹜齐飞E=mc2抄到试卷上，也可以把试卷上的内容抄到小抄上（如果老师没有注意的话）。然而基因里的信息流动是“单向”的，也就是说，基因里的信息能传给蛋白质，而蛋白质不能把信息给基因。

阴曹地府里，拉马克、魏斯曼和训练鱼的印地安人正吵得热火朝天。用进废退已被魏斯曼打翻，教鱼学走路，不能让它进化出腿的基因，但魏某自己认为基因不会变化，也被细菌、病毒和无良的逆转录转座子推翻。既然基因可以改变，为什么鱼不能靠俯卧撑改变基因，进化出走路的能力？

让我们暂时离开遗传学，回到鱼类进化的话题上来。3亿7500万年前，提塔利克鱼被凶恶食肉鱼追杀的紧急时刻，身体和基因的对话可能是这样的：

身体：救命！前面是泥沼！没水路了！

基因：……

身体：请修改配方，加入制造腿的基因！

基因：……

身体：尾尾尾尾巴被咬咬咬咬咬住了！

基因：……

身体：完完完完完…完…蛋…了…

基因：……

还好克里克同学在5年前也死了，中心法则可以为我们提供一个答案。蛋白质是身体的砖瓦和工人，基因里的信息可以传给蛋白质，然后通告身体，然而这一信息流是单向的，身体收到的信息，无法通过蛋白质传给基因。不管鱼在泥淖里如何挣扎爬行做俯卧撑，官僚主义的基因八风吹不动端坐紫金莲，不会顺应身体上报的信息，加入长腿的配方，从身体通往基因的上访路根本没有开通。

基因是生命的蓝图，这其实是个很糟糕的比喻，动物学家道金斯（Richard Dawkins，也许你读过他的成名作《自私的基因》，也许你还知道他年轻时非常帅）曾讨论过这个问题。

蓝图是一幅画，能指导我们建造一间房子或一辆汽车，而蓝图本身就长得像一间房子。菜谱则是一大堆字，长得既不像动物饼干也不像葱爆羊肉，但你可以根据这一堆字内蕴含的信息做出菜来。菜谱和蓝图的不同是，蓝图与房子存在精确的对应关系，你可以翻开蓝图，指出哪里是檩子，哪里是椽子，房子里的每一个零件，你都能在蓝图上找到对应的图样。

菜谱和饼干并不存在“一一对应”的关系。如果你改动菜谱里的字，也许所有饼干的味道都会不同（比如放多少糖），也许只有一块饼干的一小部分会不同（比如动物饼干的眼珠），也许你改了菜谱最底下的字，饼干的最顶上一层变黑了（比如烘烤的温度）。在这方面，基因也是一样。鱼的基因看起来并不像一条鱼，人的基因也不像人，有些基因的作用波及全身，有些基因只管一小块地方，而且排列杂乱无章，你无法在基因和鱼之间，建立起蓝图和房子那种对应。

如果基因是蓝图，提塔利克鱼的基因就会是一张袖珍鱼画，鱼身体的精确微缩版，有脑袋，心脏，鱼鳍等等。这样，提塔利克鱼锻炼出强壮的鳍，鱼鳍就可以轻易找到基因图纸上“鱼鳍”的一部分，把更加强壮的鳍写进蓝图，流传后世。然而我们身为饼干，不得不承受基因的官僚主义。

尾声：达尔文收复失地

我在前面把卡莫勒说得像个骗子，这样其实不太公平，有人认为“墨水门”并不全是一场闹剧。也许陆地上的癞蛤蟆可以装备水下新道具，但不是通过拉马克的方法。

产婆蟾虽然没有防滑垫，但它的祖先是水生的癞蛤蟆，应当拥有这一装备。产婆蟾同学很可能继承了这一防滑外挂的基因菜谱，只是不再使用它了。如果一个器官没有用，最好让它退化消失掉，还可以节省资源。

卡莫勒把产婆蟾泡到水里，没有防滑垫的蛤蟆抱不紧，交配也就变得很难。这时如果有一只基因突变的产婆蟾，重新长出了他祖先的攀登工具，他就会在水中大展身手。这是一个进化的过程，却和拉马克的用进废退没有关系，蛤蟆之所以进化出婚垫，不是因为攀登运动，而是因为没有婚垫的蛤蟆都断绝了香火，被自然所剔除，物竞天择，适者生存。这就是著名的“自然选择”，提出这一理论的人，不需要我再度点名了。

卡莫勒以为自己在为拉马克辩护，实际上却证明了达尔文的理论，后来他不择手段，把正常的蛤蟆都拿来戕害一番，产婆蟾实验才变成一出黑色喜剧。斯人已逝（晚上不要来找我），无处对证，但这个故事是合乎情理的，虽然拉马克相信人是由猿进化而来，会做俯卧撑的鱼却皈依达尔文门下。

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