長頸鹿的脖子為什麽那麽長？

曾經我們認為，長頸鹿要伸長脖子才能吃到高處的樹葉，於是脖子越伸越長，慢慢就進化成了現在的樣子。然而，這種“用進廢退”學說已被推翻。

道理很簡單：哪怕你通過高強度的力量訓練練就一身肌肉，你的孩子也不可能從出生時就身形彪悍；就算你接受整容手術墊高鼻梁，你的孩子也無法繼承你的“新”鼻子。原則上說，隻有DNA中的遺傳信息才會傳遞給後代[5]。不過，這一答案也是在遺傳學取得長足進步的20世紀後才得出的。

達爾文

1859年，英國地質學家查爾斯·達爾文率先提出自然選擇學說。由於生存競爭，最適應環境的物種得以生存，不能適應的物種則被淘汰。

也就是說，長頸鹿的脖子不是為了“某種目的”而變長的。某些長頸鹿的脖子偶然地長得比其他同類的稍長一些，它們具備生存優勢，因此存活下來的概率更高。脖子越長，與其他動物爭奪低處葉子的壓力就越小。隨著時間的推移，頸部較長的長頸鹿的基因被保存下來，而頸部較短的基因被淘汰。更能適應環境的特征被自然選擇了出來[6]。

當下的我們如何看待達爾文獨到的慧眼呢？鑒於人類平均隻能活80年左右，我們很難明確地設想一個漫長的進化過程。有些動物得經過數年才能產下下一代，我們也不可能從中感受到“進化”。

不過，在我們體內有些值得觀察的生物，它們幾分鍾就能產生下一代，例如細菌。

大腸杆菌的數量在大約20分鍾內就可翻倍，在兩小時內翻64倍。如果它繼續以這種速度繁殖，一天之內就能激增到驚人的22位數。雖然抗生素的過度使用導致了多種耐藥菌的產生，但細菌進化的“目的”並不是讓自己從抗生素裏逃過一劫。那些通過偶然的基因突變獲得耐藥性的細菌也是自然選擇的結果。

癌症也是。抗癌藥物可以暫時遏製癌症，但是隻有極少數癌症能完全消失。有時抗癌藥的效果會逐漸減弱，癌症再次惡化。此時患者體內到底發生了什麽呢？

如果從遺傳角度來看，會發現一些驚人的事實——一些癌細胞獲得了逃避特定抗癌藥物的能力後，會取代之前沒有藥物抗性的癌細胞。自然選擇讓偶然產生的耐藥癌細胞逐漸占了上風。此外，它們的耐藥機製非常複雜，狡猾程度也讓人們脊背發涼。

我們可以揭示耐藥機製並開發針對它的抗癌藥物，可是癌細胞還會重新出現耐藥性，卷土重來。近年來，癌症治療取得了很大的進展，抗癌藥物的陣容不斷擴大，但在這之前，人們也經曆了一段徒勞無功的抗爭史。

如果我們窺探微觀世界，就可以清楚地看到“自然選擇”引發的種種變化。這些急速繁殖的生物能在很短的時間內呈現進化的整個過程。

當生病變得“有利”時

有一種叫作“鐮狀細胞病”的遺傳病，它是由基因突變導致紅細胞由正常的圓盤狀變成鐮刀狀的疾病。

血紅蛋白是紅細胞內的重要成分，它由兩種細長的蛋白鏈——α鏈和β鏈互相纏繞而成。

在鐮狀細胞病中，構成β鏈的146個氨基酸中第 6位氨基酸的密碼子[7]從“GAG”變為“GTG”(基因突變)，因此穀氨酸被纈氨酸取代(該基因位於第11號染色體)。我們前麵說過，密碼子會影響氨基酸的排列。穀氨酸和纈氨酸都是食物中含量豐富的營養物質，但它們的性質和結構卻完全不同。因此，即使隻有一種氨基酸發生變化，血紅蛋白也會出現異常，繼而造成紅細胞變形。

鐮刀狀的紅細胞很脆弱，有時會導致嚴重的貧血。它還會阻塞毛細血管並引發梗塞，使器官出現各種問題。由於孩子從父母處分別繼承一組基因，因此如果一組基因正常，隻有另一組有問題(這種情況稱為“雜合子”)，那麽孩子不太可能患上此種疾病。如果兩組基因都是突變基因(這種情況稱為“純合子”)，則無法產生正常的血紅蛋白，並造成嚴重的後果。

奇怪的是，攜帶這種突變基因的人有明顯的地理分布差異。很少有日本人攜帶此類基因，但在非洲人中卻相當常見——大約30%的非洲黑人攜帶這種突變基因[41]。為什麽這一不利於生存的突變基因在非洲會如此常見呢？

原因正是瘧疾的流行。瘧疾是由按蚊傳播的瘧原蟲引起的傳染病。瘧原蟲感染人類後，會寄生在紅細胞中，引起高燒和腹瀉。其中惡性瘧疾更為嚴重，會侵襲大腦和腎髒，不及時治療會導致死亡。

但鐮狀細胞病患者的紅細胞出現異常，變得非常脆弱，當瘧原蟲入侵時，紅細胞會被破壞，這樣一來，瘧原蟲也就無法正常增殖。所以，患上鐮狀細胞病後反倒降低了感染瘧疾的風險，這在瘧疾肆虐的地區更有利於“健康”。

在瘧疾流行地區，攜帶突變基因的人更具生存優勢，那麽這種突變基因出現的頻率就更高。這是環境對基因進行自然選擇的完美案例。

[1] 腳氣病又稱維生素B1缺乏病，主要影響神經係統、心血管係統。患者往往出現神經炎、肌肉力量下降、疲勞、心悸等全身性症狀。與真菌引起的腳氣(腳癬)並非同一疾病。

[2] 在我國，處理類似疾病的科室多為“風濕免疫科”。

[3] 紅細胞和血小板中沒有遺傳信息，因為它們沒有細胞核。此外，**和卵子也比較特殊，它們隻包含一半的遺傳信息，用於傳遞給下一代。——作者注

[4] 嚴格來說，多個氨基酸先合成肽鏈，再由數個肽鏈組裝為蛋白質。

[5] 近年的研究表明，基因表達會受到環境因素的影響並遺傳給下一代，這被稱為“表觀遺傳學”。由此可見，人在出生後形成的特征並不是完全不可能遺傳給後代。——作者注

[6] 雖然人們在解釋自然選擇學說時常用“長頸鹿的脖子”來舉例，但這隻是為了便於理解。目前尚不清楚是否真的是一個特定的基因導致了這種現象。——作者注

[7] 此處的“密碼子”指代的是DNA編碼鏈的堿基序列。因該鏈上的堿基序列與mRNA上的堿基序列基本相同(僅有U和T兩種堿基的差別)，習慣上也常將其稱為“密碼子”。