讓我們往更復雜的形態特征看,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一節的。而三葉蟲也是一節一節的。
事實上你可能馬上會聯想到自然界中無數的動物都有這樣的環節特征: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。這種環節特征在發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,關于各種重要的器官,也都有相應的基因來調控。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展成各種不同的組織細胞,協同工作,構成一個復雜的多細胞生物體。
出現這樣的情況,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,人的膚色可以完成從純黑到純白的進化)。
2、產生多余的拷備
變異有時可以大段的復制基因組。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,讓動物產生了越來越多的環節,然后不同的環節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控機制,這樣可以讓同一個基因在不同的發育時間,不同的組織細胞里扮演不同的角色
另一點要強調的是基因開關,基因調控機制的重要性;
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。