让我们往更复杂的形态特征看,专注头尾这条轴线。龙虾的一个基本特征,就是这玩意在头尾方向上是一节一节的。而三叶虫也是一节一节的。
事实上你可能马上会联想到自然界中无数的动物都有这样的环节特征:蚯蚓,蝴蝶......。而我想说的是,人也是这样的,不信你摸摸自己的脊柱。
这当然不是偶然的。这种环节特征在发育时是由一组专门的基因控制的,叫 Hox genes,提到的这些生物,包括人身上都有,虽然各有不同,但基本功能一致。这就是所谓的同源基因,从同一组基因进化而来。
同理,关于各种重要的器官,也都有相应的基因来调控。而这些基因,也大多是在各种动物中有同源的基因。
而就是这些基因,通过自身的调控机制,让一个胚胎细胞能在正确的时间和位置一步步的分化发展成各种不同的组织细胞,协同工作,构成一个复杂的多细胞生物体。
出现这样的情况,其实是很好理解的,进化毕竟不是造房子,不是旁人给你建,不是平地起高楼,而是在自己身上建,要一边住一边建。
所以,要是改动过大,把住户自己给玩死了,那进化也就无从谈起了。所以进化也不是随便进化的。
变异是客观存在,而再加上自然选择,让动物的基因组很难有冗余,所以可以保留下来的变异,一般是这样的;
1、在分化显型的基因上的一些变异
这些变异是外在的,对物种的生存不会产生立刻的影响,可以由自然选择慢慢决定。比如人的肤色是一种典型的显型单元,可以迅速变异(100 代之内,人的肤色可以完成从纯黑到纯白的进化)。
2、产生多余的拷备
变异有时可以大段的复制基因组。重要的基因,有时可以有多余的拷备,对物种的存在也无直接响。
3、变异出现在这些有拷备的基因上,因为原来的基因还有副本在,所以变异不会影响正常的生存机制
这样会产生一组直系同源基因,比如上面提到的 Hox genes,就可能是这样出现,让动物产生了越来越多的环节,然后不同的环节再进化出不同的插件单元,比如翅膀,手臂,附肢。
4、在原来的基因上增加了新的调控机制,这样可以让同一个基因在不同的发育时间,不同的组织细胞里扮演不同的角色
另一点要强调的是基因开关,基因调控机制的重要性;
一个常见的惊叹是,人的基因组只有 30000 个基因,不仅远远小于以前的预期,更 “骇人” 的是,有 98% 的基因跟猩猩的基因是一样的,而既使是线虫这样的低等动物,还有 19000 个基因。