關於演化，其實達爾文也有所不知

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直到最近，達爾文演化論的中心原則，包括遺傳如何運作、物種是漸進式地變異等，都還被認為是已經確立、不可挑戰的觀念。但在《國家地理》特約作者大衛．逵曼（David Quammen）的新書《纏結之樹》（The Tangled Tree）中，解釋了因為過去幾十年來在人類生物學方面有許多新發現，讓科學家徹底改寫了生命起源的故事，而這和我們的健康－－甚至我們的本質，都有非常重要的關聯。

當《國家地理》連絡上人在蒙大拿州家裡的作者時，他解釋了為什麼新的生物「第三界」的發現，改變了我們對演化的理解、「親吻蟲」（kissing bugs,錐蝽）為什麼能把一個物種的DNA轉移到另一個物種身上、還有，基因編輯工具CRISPR為什麼既代表了令人振奮的新可能性，也帶來了道德上的挑戰。

你的書從達爾文畫在筆記本上的一幅小素描開始。請把我們帶回到那個時刻，解釋一下生命樹的形象這幾百年來如何演變。

達爾文剛結束小獵犬號（HMS Beagle）的航行，回到家裡。這位住在倫敦的年輕人，認為物種可能是隨著時間演化的。但這到底如何發生，他尚未建立起自己的理論。他的「B筆記本」是他的祕密演變筆記本之一，裡面是他對演化的看法，他在這本筆記上畫了這幅小素描，是一棵枝狀造型的小樹，還用潦草的筆跡在上方寫著，「我認為。」

生命樹本來就是古老的圖案，可以追溯到《啟示錄》（Book of Revelation）。但達爾文畫的這棵樹，才是第一棵生命演化之樹。我的書談的是這個的歷史，但更重要的是，因為人類最近40年來在基因定序方面的發現，而使得這個概念經歷了大幅修改。

你書裡最引人注目的宣言之一，就是「人類可能是源自一種晚至40年前我們都還不知道存在的生物。」請為我們介紹古菌（archaea）。

古菌屬於生物的第三域，一直到1977年之前，我們都還不知道這種生物的存在。以前這群生物一直被當成細菌。在顯微鏡底下，它們看起來就像細菌，小小的細菌，沒有太複雜的構造。但做過基因體定序之後，發現它們不但不是細菌，若從基因體角度來看，它們跟細菌之間的差異，比它們跟我們的差異還大。

你的書跟科學家有關、也跟科學有關，而讓整個故事蒙上陰影的，是生物學家卡爾．烏斯（Carl Woese），也就是你所謂的「厲害怪咖」。請解釋一下，為什麼他對這個故事這麼重要。

他是美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）的微生物學家，這個學校就在美國大草原的中央。在1960年代到1970年代早期之間，他孜孜不倦地做研究。他對地球早期的生命史非常感興趣，一路追溯到細胞生物和細胞生物之前的生物的時代，也就是將近40億年前。他在思考，「我到底要怎樣才能了解這些呢？」

他決定從研究現生的細胞著手，找出一個所有生命形式共有的單一分子，把這個分子抽取出來，定序出它的基因體鹼基，然後蒐集某生物和另一種生物的這些鹼基片段，加以比較，再看看誰跟誰有關係，關係多遠、多近，還有生命在這幾十億年來如何分化。然後他發現，這些看起來像細菌的生物，有些其實根本就不是細菌，而是古菌，也就是生物的第三域。這項發現讓他登上了1977年11月3日《紐約時報》（New York Times）的頭版。

英國波頓唐（Porton Down）的研究實驗室最近因為前蘇聯情報員謝爾蓋．史柯里帕爾（Sergie Skripal）的關係而常上新聞。請帶我們進入這所絕密機構，談談NCTC#1這個奇特案例。

我上一本書寫的是新興疾病，如伊波拉病毒（Ebola），以及波頓唐在那方面所進行的諸多研究。然後我發現，那裡也是NCTC的家，那是一個保存了長時間以來多種冷凍微生物以供科學與醫藥研究的蒐藏庫。我想說，「欸，我最好去看看幾種細菌。」

那可不是個容易進去的地方，但申請過之後，我受到熱忱歡迎，他們也帶我去看了一些冷凍乾燥的微生物，包括一種名為NCTC#1的微生物。之所以會叫這個名字，是因為它就是這整個蒐藏最早取得的樣本：是一種會引起桿菌性痢疾的致病菌樣本。這種特殊的病菌名為志賀氏桿菌（Shigella flexneri），是在1915年第一次世界大戰期間從法國醫院裡死於痢疾的英國軍人恩尼斯特．凱保（Ernest Cable）身上分離出來的。當時這種疾病害死了許多軍人。

［書封照］PHOTOGRAPHY BY COURTESY OF SIMON & SCHUSTER

這個標本就收藏在波頓唐的實驗室，直到大概10年前，凱特．貝克（Kate Baker）帶領的一群科學家取出了一管標本，解凍之後在實驗室重新培養，並檢視了它的基因組。想不到啊！他們在這個1915年的細菌標本上其中一個發現就是它已經能抵抗盤尼西林（Penicillin）了。有人說，「喂喂，等一下！那時候盤尼西林都還沒發現耶！」用盤尼西林來對抗細菌是1930年代末期才發現的事情，真正運用到醫學方面則是在1940年代早期。但這裡我們卻看到一種早在1915年害死英國軍人的細菌，竟然已經具備能抵禦抗菌物質盤尼西林的能力了。

你探討的關鍵概念之一，就是「基因水平轉移」（horizontal gene transfer）。請給我們一個門外漢的解釋，說明一下這是什麼，而且要用「親吻蟲」的奇怪現象來解釋喔。

基因水平轉移基本上就是橫向的遺傳。是基因物質橫向地從一個生物傳播到另一個生物身上、從一個物種傳播到另一個物種，甚至能從一個生物界傳到另一個生物界，橫向的，跨越了很大的障礙。這本來被認為是不可能的。我最早是在2013年看到這個理論，我的反應是，「等等，這什麼？怎麼可能！沒有吧！這不可能發生啊！」

事實上，基因確實可以橫向移動、跨越巨大的物種藩籬。比方說，某一類細菌（如葡萄球菌staphylococcus）所具備的抗生素抗藥性基因，確實可以橫向移動到另一種型態完全不同的細菌、如大腸桿菌（E.coli）身上。這個現象不只發生在細菌上，也發生在動物、植物和高等生物身上，通常是因為感染或寄生蟲所造成的結果。

其中一個例子就是轉位子（transposon, 亦譯「轉座子」，即跳躍基因）。好大好複雜的詞。［笑］何謂轉位子？就是可以從某生物基因體的一部份移位到另一部分的一段DNA。但科學家發現，這些小傢伙也可以從一種生物跳到另一種生物身上，甚至是從一個物種跳到另外一個物種。

有一種轉位子被命名為「太空入侵者」。那是一種能入侵了許多種不同生物的一長段DNA。它似乎可以從爬蟲類轉移到昆蟲身上，或從負鼠轉移到大鼠身上。這一切都要透過一種名為「親吻蟲」的昆蟲，這種昆蟲在吸血時會吸進了一些這種轉位子，然後這些轉位子就會從一個物種轉移到另一種物種身上，變成新物種身上可遺傳基因體的一部分。

2009年，英國雜誌《新科學人》（New Scientist）的頭條說，「達爾文錯了」，立刻就被神創論者緊咬不放。請解釋一下這個爭議，還有最近的科學發現如何改寫了天擇（natural selection）的概念。

其實並沒有改寫天擇的概念啦。其實比較像是改寫了我們對演化的理解，而天擇也依舊是演化上非常重要的一部分。經典的達爾文演化論裡面有兩個階段。第一，變異是從一個生物到另一個生物、或是從一個個別族群到另一個個別族群時產生的。原本認為這是以非常緩慢的步驟、透過基因體的突變，而逐漸發生的。一旦在個體之間出現了變異，天擇，也就是適者生存，就會再因為這些變異而產生影響。

讓《新科學人》下了個如此誇張又刺激的標題的新發現，就是我們現在知道，變異其實還有另一種超級重要的形式。不只有漸進式的突變，也有基因水平轉移，直接把一整套新的DNA帶到基因體中。

達爾文那個年代的公理之一是「natura non facit saltus」，你良好地拉丁文訓練［笑］會告訴你，這個意思是：「大自然不會跳躍」；事情都是慢慢變化的。但基因水平轉移則揭示了大自然有時候真的會跳躍，也因此大團的DNA可能會突然之間就出現在個體或族群上，然後天擇再繼續發揮作用。在新物種的演化方面，這可能是非常重要的機制。

大部分人都渾然不覺自己的腸道或胳肢窩裡擠了多少細菌。請帶我們一探人類的微生物群系（microbiome），並解釋一下為什麼這會對人類的健康至關重要。

因為現在可以做基因體定序，所以我們現在知道有非常多細菌族群生活在我們體內。大眾會認為，如果你有細菌，就表示你生病了。事實上，就算沒有幾千，也有好幾百種細菌，善良好心地生活在我們的腸道、腋下、耳朵、鼻子、毛細孔，或說我們的皮膚上。這就是所謂的「人類微生物群系」（human microbiome）。這是一個主要由細菌組成、生存在我們的體表和身體裡面的顯微生物生態系。這個微生物生態系的維持，對人類健康來說至關重要，這也是為什麼過度使用抗生素可能有害的原因之一。大部分的抗生素都是廣效性的。當你服用抗生素、試圖消滅可能讓你喉嚨痛的某種特定細菌時，可能也會消滅掉其他細菌，而其中許多種細菌不但對你有益，甚至對你的健康、對你體內的微生物平衡是不可或缺的。

你提出了諸多問題，其中之一是：「這些發現對人類身分認同的概念會產生什麼影響？」答案是什麼呢，大衛？

我們現在了解，人類和大部分生物都是由其他生物所組成的。不只是生活在我們肚子裡和消化道裡的微生物群系而已，還有一些歷經漫長時光、融入了我們細胞裡的生物。像是人體內所有細胞都有一種可以協助打包能量的構造，那就是粒線體（mitochondria）。我們現在知道，某類細胞在過去曾經吞噬或被某種細菌感染，後來這種細胞演化成為所有動植物共同祖先的複雜細胞，而粒線體就是當初那些被吞噬的細菌的後代。同樣的，我們現在知道人類基因體中有8%的DNA來自病毒，這是在過去1億年間藉由感染而進入了我們的血脈。這些病毒DNA，有些還是對人類生命和繁衍非常重要的功能性基因呢。