进化进行时

提起进化，大多数人肯定首先想到的是化石。的确，关于生物进化的证据大部分来自化石，这就给人一种印象，好像进化一定是发生在过去的事情，而且进化的速度一定是极为缓慢的。事实正好相反，进化不但一直在进行，而且速度也远比一般人想象的要快得多。

早在1878年，也就是《物种起源》出版19年后，一位名叫阿尔伯特·法恩（Albert Farn）的英国昆虫学家就给达尔文写了封信，向达尔文汇报了他的新发现。法恩注意到一种英国蛾子的颜色正在迅速地变黑，他推测这是由于烧煤排放的煤灰让英国自然环境的色调变暗，使得黑色的蛾子更容易生存，最终导致了这一变化。这大概是人类观察并记录到的第一个生物进化案例。

这个案例早在上世纪80年代就被写进了国内中学的生物教科书，作为进化正在发生的证据。但是，这么多年过去了，教科书里仍然就只有这个案例。其实科学家们一直没闲着，他们找到了越来越多的证据，证明进化绝对不是过去时，而是现在进行时。

就拿动物进化来说，该领域的最佳案例来自美国动物学家麦克·贝尔（Michael Bell）对阿拉斯加棘鱼（Stickleback）的研究。这种鱼原本生活在海里，后来因为各种原因被困在了阿拉斯加的淡水湖中。一个偶然的机会，贝尔收集了几条被困在隆堡湖（Loberg）中的淡水棘鱼，发现它们的身体构造处于从海水型向淡水型的进化过程中。具体来说，海水棘鱼的鳞甲较厚，鱼鳃也比淡水亚种更大。贝尔坚持研究了20年，发现这个湖里的海水型棘鱼只用了20年的时间就全部转变成了淡水型，进化速度着实惊人。

有意思的是，同样位于阿拉斯加的茵莱特（Inlet）湖里的棘鱼却一直没有变成淡水鱼，这是怎么回事呢？贝尔研究了棘鱼的基因，终于发现了其中的原因。原来，只要一个基因发生变异，就能导致鳞甲变薄，隆堡湖中的海水棘鱼种群当中原本就存在这个突变，只是数量极为稀少而已。当这个鱼群被困在淡水湖中后，由于厚鳞甲没有优势，带有薄鳞甲的棘鱼数量越来越多，原本稀少的基因逐渐被富集，最终导致整个种群转变成为淡水型。相比之下，被困在茵莱特湖中的棘鱼种类单一，缺乏这一突变，因此也就一直没有发生变化。

这个案例生动地说明，生物多样性的一大好处就是能够帮助一个物种更好地适应环境的变化。

读到这里，也许有人会问，难道只有事先存在的突变基因才能导致快速进化吗？答案是否定的。这方面的案例也有很多，比如最近刚刚被研究清楚的肺炎双球菌（Streptococcus pneumoniae）抗性的变化就是一个很好的例子。

肺炎双球菌是一种十分常见的病菌，除了能够导致肺炎之外，还能造成耳道感染和细菌性脑膜炎。自上世纪70年代世界各国开始使用抗生素和疫苗对付它之后，此病的发病率和致死率便逐年下降，但在1984年，西班牙巴塞罗那一家医院检测到一种变异了的肺炎双球菌，对抗生素产生了抗性。这是世界上首个被鉴定出来的抗性菌种，科学家们将其命名为PMEN1。如今，这株肺炎双球菌已经扩散到了全世界，并产生了许多亚种。英国著名的韦尔科姆基金会桑格研究所（Wellcome Trust Sanger Institute）的科学家斯蒂芬·本特利（Stephen Bentley）决定研究一下该菌种在世界各地的进化过程，他和同事们收集到240个来自不同地方的菌种，对它们的基因组进行了测序，首次在分子水平上为我们描绘出了这支突变菌种在世界各地的进化过程。

分析显示，自1984年以来，该菌种已经进化出了对绝大多数常见抗生素和疫苗的抗性。这些变化一部分源自单个DNA字母的“点突变”，但更多的变化来自基因重组。所谓基因重组指的是两个细胞互相交换基因片段的过程，肺炎双球菌基因组的74%都曾经发生过不同程度的基因重组，说明该菌种在这短短的20多年里发生了天翻地覆的变化。

具体来看，大部分变化发生在编码细菌表面抗原的基因上，而人类的免疫系统正是通过识别细菌表面抗原而获得免疫力的。这个结果说明，过去那些使用多年的老疫苗全都不管用了，必须开始研制新的疫苗。

本特利博士将研究结果写成论文发表在今年1月28日出版的《科学》（Science）杂志上。值得一提的是，这项研究在10年前几乎不可能完成，因为当时的基因测序技术尚未完善。随着基因测序技术的进步，人类终于可能追上病菌进化的步伐，在第一时间发现新的变异，从而找出对付它的办法。■（文 / 袁越） 进化