一个实验测试

人类真的由新达尔文主义的机制进化而来的吗? 我们无法直接查验过往, 我们只能在实验室中验证更简单的转换的可能性。

看来相像的蛋白质都被认为有一个相同的进化祖先。要是这些蛋白质有不同的功能, 那么它们当然地被认为是基于某种新达尔文主义的过程, 导致了它们的重复和分歧。这就是共同祖先的故事缩影。但是蛋白质不像人类与黑猩猩, 它们可以很容易地在实验室中被操纵, 成功地进行功能变化的考验。我们实际上可以肯定一个蛋白要切换到新的功能, 需要多少个突变, 从而确定哪些符合新进化论规则的技术创新是可能达到的。如果新达尔文的故事在这里失败了, 它就不能在任何地方成功。

图1.2: 大肠埃希氏菌(E. coli)的两个结构相似的蛋白质, Kbl 和 BioF.

Illustration: Ann Gauger and Douglas Axe.

我的同事阿克斯和我一同研究的项目是上述两个看起来很相似, 但却具有明显不同的功能的细菌蛋白质。因为它们有相似的结构, 被认为是源自百万年前一个共同祖先进化而来的兄弟。这就是图1.2中的蛋白质, Kbl 和 BioF。 Kbl 和 BioF不是彼此的直系亲属; 然而如果新达尔文主义是真实的, 从类似Kbl到类似BioF的东西的功能转变必须是可能的。此类在相似的蛋白质族群之间的功能转变比比皆是, 所以应该是比较容易实现的。

但是我们的研究结果是最少必须有七个突变, 才能使一个酵素(注: 或酶,蛋白质的一种) 经过功能转变成为另一个酵素: 这是太多的突变, 不可能在一个无引导式的新达尔文主义过程中发生。(注7)

细菌在研究进化论的实验中是个遗传工厂, 尤其是在只需要一两个个突变的个案中更为显著, 因为它们能迅速地适应环境。三个一同产生的协调中性突变(neutral mutations对生物无害无益)在细菌中也是罕见的。但是在我们的个案却需要七个或更多的突变, 才能使它们的功能兑换。在细菌族群中七个协调中性突变同时发生所需的时间, 是在1027年左右。在某种角度来看, 宇宙大约只有1010年的年份。(注8) 这个事情不可能发生。

但是这个过程正是新达尔文主义用作解释构造相像的蛋白质。如何借着突变和自然选择, 分歧演变成为有不同功能的品种, 要是演变成为有不同功能的现象, 不可以被已知的新达尔文主义过程来解释的话, 那么我们就需要其他答案。 (注9)

或许要解答你可能有的疑问: 我们的结果与一般已发表的蛋白质演变出不同功能的研究相仿。在实验室中要使蛋白质演变出真正不同的功能, 通常需要8个或更多的突变。这是超乎新达尔文主义过程的范围。