作者:大衛.逵曼(David Quammen)
譯者:梅苃仁
出版社:貓頭鷹
趁颱風假一口氣看完了!超厚 😆 雖然是這種厚度跟這種好像很艱深的書名,不過內容其實是較偏向歷史故事,沒有艱深的科學知識。覺得這本跟《基因:人類最親密的歷史》類似,雖然故事方向不同。
書中講述眾多科學家追尋生物起源的努力,從達爾文的演化論到近代的分子生物學,各種理論推陳出新,然後又不停地被推翻,冒出來的問題比找到的答案還要多很多XD 這位作者文筆很幽默,之所以會想來看這本書也是因為喜歡他的那本《下一場人類大瘟疫》。這本雖然也很好看,不過總覺得順順地一直讀,默默就讀完了,好像沒什麼太深刻感想XDDD
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「共生起源論要如何解釋棕櫚樹跟獅子呢?是這樣的,棕櫚樹之所以可以平靜地生長,是因為它體內帶有那些和平的小工人——那些溫馴的『綠色小奴隸』,也就是葉綠體——可以透過陽光來滋養棕櫚樹。而獅子則需要吃肉,因此牠必須殺戮。不過米列史科夫斯基說:等一下,假設獅子體內的每顆細胞都有葉綠體的話呢?它們將可以透過日光供給一切獅子所需的養分。如果有了葉綠體,『我想獅子一定會馬上平靜地躺到棕櫚樹旁邊,感覺到心滿意足,牠至多只需要一些水跟礦物鹽而已。』」「這麼說起來,日光浴跟運動飲料大概就是米列史科夫斯基那隻綠獅子的一切所需了。很好的點子,可惜並不正確。」
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「蛭形輪蟲往往生活在惡劣多變的環境中,有時甚至會進入乾旱。這些輪蟲可以進入像是即溶咖啡粉般的脫水休眠狀態以因應危機,能夠在這種狀態下存活長達九年。當水氣回來時,它們會補充水分並恢復活力。蛭形輪蟲的另一個奇特之處是它們行無性繁殖。雌性輪蟲直接生下雌性輪蟲,無需受精。專門的說法是『孤雌生殖』。從未有人見識過雄性的蛭形輪蟲。基因證據表明,蛭形輪蟲已經無性繁殖了兩千五百萬年,這在任何人眼中應該都是相當長的一段禁慾期。」
不過科學家發現,蛭形輪蟲身上擁有各種「非蛭形輪蟲的基因」,這些各式各樣的基因來自細菌、真菌,甚至植物。「這些基因中至少有一些仍在運作,製造酵素或其他對動物有用的產物。」蛭形輪蟲透過水平基因轉移的方式來獲得基因的多樣性。「基因在動物之間側向轉移一度被認為是絕對不可能的事。但事實並非如此。」
科學家推測,蛭形輪蟲所生活的嚴苛環境使它們必須面臨「乾燥失水和補水復活的壓力」,這會讓它們的「DNA破裂,並使細胞膜滲漏。鑑於它們所在環境中充滿活菌和真菌,還有死去微生物的DNA殘骸,多孔的細胞膜可能使外來DNA得以輕鬆進入輪蟲細胞的核内,在蛭形輪蟲自我修復的過程中,變成基因體的一部分。」「如果修補後的DNA恰好進入生殖系的細胞中,那麼這些變化將成為可遺傳的。輪蟲的幼蟲將會得到這些基因,當幼蟲成熟時,再將這些變化傳給自己的女兒。」
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「人類細胞一直都暴露於細菌中,細菌通常生活在我們的腸道內和皮膚表面,有時我們還會因此受到感染。這種緊密的鄰接關係難免會產生一些後果。二〇一三年,霍托普的一份研究暗示了一個以前從沒人想過的可能結果,那就是來自破裂細菌一些裸露出來的細菌DNA,可能常被整合到人體的細胞中(不一定是生殖系細胞)。例如,可能進入胃壁細胞,或跑進血球細胞。我所說的『整合』,不僅是被吸收或注射到人體細胞中,而是指被修補進人體DNA裡頭。關於這種水平基因轉移(細菌DNA進入非生殖系細胞)的好消息是,這種變化是不可遺傳的,它不會傳遞給子孫後代;壞消息則是,它可能引發癌症。」
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「『喂,你們看看這個,』佩斯(Norman R. Pace)回憶當時歡呼的自己:『這座黃石公園的溫泉,章魚溫泉,據說有數量重達公斤級活在高溫下的生物質!』公斤級,生物質:如同阿基米德跳出浴缸興奮地大喊『我找到了』,這些術語則是微生物學家版的『我找到了』。他的意思是:一大堆奇怪的蟲子,在幾乎不可能的高溫下快樂生長!」
「我們快去取一些回來吧,他說。他想像著從粉紅色細絲中提取核糖體RNA,進行定序,鑑定出全新的生物。這些生物不僅是未知的,而且傳統微生物學方法無法得知的。他回憶道:『天哪!我們可以找出這世界上還有誰也在。』微生物學家的另一個怪癖:把細菌或古菌擬人化。」
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有一種名叫「合胞素(syncytin)」基因,它的功能是「將細胞融合成具有多個細胞核的聚合細胞團,而不是數個單層細胞壁,是建構一層人類胎盤的關鍵步驟。該層組織像是一種可滲透的原生質墊,是胎盤中介母體血液和胎兒血液的地方(請做好心理準備接收一個有點饒舌的術語:這組織被稱為融合細胞滋養層。好了,現在你可以放鬆了,不用掛懷)。於是有人假設:合胞素可能有助於形成融合細胞滋養層。」
海德曼(Thierry Heidmann)的團隊在歐洲兔、狗、貓、牛、羊和地松鼠的體內也發現了這個基因,「他們甚至在有袋動物體內發現了這些基因中的一種。」「有袋動物,牠們有胎盤?『壽命非常短暫的胎盤。在有袋動物中有負鼠,或者袋鼠以及沙袋鼠之類的動物。牠們的胎盤壽命很短。因為胎兒會進入母親體外的育兒袋中。』」
這些基因的共通點:
- 每一個都源自一種反轉錄病毒的外套膜基因,該基因將自身插入哺乳動物基因體中。
- 每一個都表現出一種蛋白質,遍布胎盤四處。
- 每一個都會導致細胞融合(至少在實驗室培養中),這表明它可以產生帶有一層特殊融合細胞的原生質層,有助於在胎盤和胎兒之間進行調節,讓營養和氣體從母體滲入,讓廢物滲出。
- 每一個都是古老的基因,其功能性通過天擇的考驗(相較於隨機突變的混亂)保存了數百萬年。
「海德曼小組歸納的這四點,代表了構成合胞素的典範標準。但他的團隊也意識到,同樣值得注意的是,這些基因所缺乏的共同點:它們都有不同的來源。它們代表各自獨立的捕獲事件,各自獨立的基因馴化過程,來自完全不同的反轉錄病毒。海德曼猜測,這種獨立性可以解釋胎盤的高度多樣性。」
也就是說,不同的哺乳類,在不同的時間點,從不同的病毒獲得合胞素基因。「靈長類動物合胞素—2的歷史,至少可以追溯到四千萬年前。而如前所述,囓齒動物的合胞素則已經在這個譜系中存在了兩千萬年。牛羊合胞素似乎有三千萬年的歷史,而有袋動物中的合胞素可能在八千萬多年前就進入這個譜系。」
「如果這些必需的合胞素中,有一些已有二千萬的歷史,有些已有三千萬的歷史,有些已有四千萬的歷史,那麼在這些基因捕獲發生之前,哺乳動物譜系究竟是如何產生的?第一個胎盤是如何演化而成的?」
「海德曼和他的年輕同事用一個假設來回答這個矛盾問題。他們的假設跟合胞素基因的另一種出色的能力有關,這能力可能也來自在遠古時代病毒外套膜基因經修改而來。那就是『免疫抑制』。」
「如果母親的免疫系統處於完全警戒狀態,她的白血球細胞可能會攻擊胎兒並排斥它。胎盤是胎盤哺乳類動物中一種獨特的適應性器官,它的部分作用,是透過抑制免疫反應,來保持母親和胎兒之間的和平。這使得體内懷孕和分娩成為可能,是早期哺乳動物從爬行動物譜系分化出來時的一項創新發明,而且顯然比產卵多了某些優勢。」
「懷孕和活產有什麼好處?嗯,比方說,其中之一就是它允許母親四處走動,將胎兒妥善存放在她體內的安全地帶,而不是像孵蛋的鴨子一樣坐以待斃。」
「根據海德曼的假設,這一切就是在說,在胎盤哺乳類動物出現前所捕獲的第一個合胞素基因,可能幫助對胎兒的免疫抑制作用,然後慢慢出現它作為胎盤發育的中間層的附加作用。後來的合胞素可能進入到哺乳動物譜系中取而代之,改良第一個合胞素基因。」
「海德曼和我在附近吃午飯,然後回來總結這場對談。我問他,關於演化是如何運作的、關於生命樹,這一切告訴我們什麼?」他說:『我們的基因不僅僅是我們自己的基因,我們的基因也有反轉錄病毒基因。』」
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