当你感觉自己非常渺小、没有安全感的时候, 请记住,你的降生是多么的不可思议。
01
就许多偶然事件而言,我们对发生各种意外的相对可能性并没有准确的感知。我们往往害怕不太可能发生的事,却忽视或低估更大的威胁。
人类对各类事件发生的可能性的糟糕判断,也体现在我们判断自身作为个体存在的可能性上。我们死于动物攻击的概率微不足道,但在父母生殖腺中上演的博弈游戏早已注定,我们能够出生的概率才真的是微乎其微。
某些人可能从他们的父母口中得知,自己的降生纯属意外,但真相是,我们所有人的降生都属于意外。更重要的是,我们赖以生存的身体机制就是在偶然情况下形成的非凡系统。
想象一下,在太阳系的一颗大行星附近有一大群流星,大约有1亿颗。大多数流星都运行在将它们抛向空旷太空的轨道上,但有一小簇从整体中突围而出,突然朝这颗大行星飞去。
随着时间的推移,其中的一些会靠近大行星表面,然后看起来像是被大星球的外部大气层反弹回来了一样。然而,终于有一颗流星突破了大行星的保护层,与大行星发生撞击并释放出巨大的能量。大行星巨大的身体在撞击下不断地颤抖并释放出大量化学物质。
但这一次,生命并没有终结,而是诞生了。
你是不是有点儿困惑不解?如果这些流星都有一颗脑袋和一条长长的尾巴,是不是就很容易理解了?
它们是人类的精子,而那次撞击就是卵子受精的瞬间,也就是一颗精子穿透一颗体积为其30倍大的卵子的外层时。颤抖和释放化学物质是卵子发生的剧烈物理和化学变化的一部分,这些变化阻止了卵子与其他精子结合,并开始了胚胎发育的过程。
只有一颗精子能从至少高达一亿的竞争者中脱颖而出,沿着输卵管一路向前游,最终成功使卵子受精。受精卵是两个基因组的结合,其中一半染色体来自精子,另一半则来自卵子。说到这里,告诉你一个惊人的事实:没有两颗受精卵是完全相同的。
是的,那些描述每个人都多么与众不同的话,虽然有些乏味,但的确有一定的道理。除了同卵双胞胎,每个人的基因都是独一无二的,就像雪花一样!
你可能在想:“这是真的吗?我的眼睛像母亲,鼻子像父亲,但我的兄弟姐妹也是这样啊!”
好吧,是时候做个小测验了:如果父母双方在受精时各自贡献了23条染色体,那么你的父母一共可能生出多少个基因独一无二的孩子呢?
猜猜吧,23 ?46 ?92 ?
都不对。给你一个提示:答案是超过70……万亿。也就是7后面跟着13个0。
02
我们来算一算这个数字是怎么来的。计算的关键在于,我们要弄清楚有多少种可能的染色体组合。人类有23对染色体,总共46条染色体。
其中,22对染色体在男孩和女孩中具有相同的结构,它们被称为常染色体,而另外两条染色体X和Y,是性染色体——男孩有一个X和一个Y;女孩则有两个X。通常,成熟的精子和卵子包含23条染色体,这样受精卵就有了完整的23对染色体。
这样一来,每个人通过父亲的精子和母亲的卵子,分别继承父母一半的染色体。而你的父亲和母亲,也分别从他们的父母那里各继承一半的染色体。
这意味着精子或卵子细胞中的任何一条染色体,其实都是二选一的结果。这些染色体不完全相同,因为它们来自不同的祖先。它们将携带被选中的DNA序列的大多数基因。
因此两条染色体可能形成的组合数是22=4,3条染色体可能形成的组合数是23=8,以此类推。23条染色体的可能组合数是223,因此精子中染色体的不同组合数为8 388 608。卵子的情况也是一样。
由此可知,精子和卵子的组合数是这两个数的乘积,即 246=8 388 608 × 8 388 608=70 368 744 177 664,约为70万亿,对应着70万亿个不同的婴儿。
这是个天文数字。一名男性的睾丸每天最少产生约1亿颗精子,这样在他的一生中能产生至少2万亿颗精子。
相反,女性出生时其体内就已经存储了她们将要产生的全部卵子——约一两百万颗,而到了青春期,她们体内的卵子数量减少到约5万颗。由于每月通常仅排出一颗卵子,因此女性将子女的数量很好地控制在了远低于万亿的范围内。
以上计算过程表明,我们每个人都是独一无二的。
但实际上,这低估了独特的孩子的潜在数量。这是因为还有其他两个因素影响了遗传过程。第一个因素是遗传重组过程。
当染色体在精子和卵子的形成过程中配对时,它们可以相互重组并彼此交换片段。由此产生的新的染色体就是亲本染色体的混合体(见下图)。由于遗传重组几乎可以发生在染色体上的任何位置,并且平均在每对染色体上发生一次,因此具有不同染色体的卵子和精子的实际数量远大于8 388 608。
注:当染色体在精子或卵子的形成过程中配对时,它们可以相互重组。这样一来,每一条染色体都是由两条染色体的遗传信息组成的混合体,仅从图片中看,就好像马赛克图案一样。
此外,父母双方的基因中都没有的突变,正是发生在卵子和精子的形成过程中。如前文所述,每个精子或卵子有20~35个新的突变,这些突变在整个基因组中随机发生,因此,包含不同遗传基因的精子和卵子的数量是天文数字。
多亏了这4种随机机制:将染色体随机复制到精子和卵子中,随机地交换染色体片段,随机发生新的突变,以及某个幸运的精子成功地与某个卵子结合,我们每个人才获得了染色体、基因和突变的独特组合。
我们每个人都是独一无二的偶然——一个有着独一无二基因的精子与一个有着独一无二基因的卵子的碰撞。
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与此同时,卡罗尔剥茧抽丝地论证困扰达尔文的问题“突变和自然选择,到底哪一个才是真正的发明者”,并帮助你厘清突变、自然选择、适应之间的关系,以及它们在进化过程中所起的作用。
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