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生命的存在离不开基因：每一代新细胞、新生物体都必须继承生长、活动和繁殖所需的基因指令。这意味着，生命要想长期存在，基因必须能够非常精确、小心地复制自己。只有这样，DNA序列才能在多次细胞分裂中保持不变，基因才能经受住“时间的考验”。细胞以令人惊诧的精准性实现了这一点。我们身边处处可见细胞的成果。有22 000个基因控制着你的细胞，其中绝大多数基因的DNA序列与当今地球上所有其他人的几乎完全相同。在很大程度上，你的基因DNA序列和远在几万年前的史前深处，靠打猎和采集果实为生，围着篝火讲故事的人类祖先的DNA序列也难以区分。满打满算，使你的先天特征与我的先天特征，以及我们俩与史前祖先的先天特征不同的突变，加起来只占你的DNA密码总量的一小部分——还不到1%。这是21世纪遗传学的重大发现之一：在不同性别、种族、宗教和社会阶层中，我们的基因组——每个人都有多达30亿个DNA字母——都非常相似。全世界都该重视这个关乎平等的重要证据。
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但是，我们也不能无视基因中携带的那些零散的变异。虽然总量很少，但它们可以对我们个体的生物学历史和生命史产生很大的影响。比如，有些变异是我和女儿，还有孙辈共有的，这解释了我们作为一个家族在某些方面的相似性。还有些基因变异是我们每个人独有的，在一定程度上使我们成为独特的个体，或多或少、或强或弱地影响了我们的身体样貌、健康和思维方式。
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遗传学塑造了我们的自我认知和世界观，对所有人的生活都非常重要。人过中年，我发现了一些关于自己的基因的非常惊人的事实。我生长在一个工人阶级家庭，父亲在工厂工作，母亲是清洁工。我的哥哥姐姐都在15岁时辍学，只有我继续读书，后来还考上了大学。我的童年过得很快乐，该有的都有，哪怕有点老土。我的父母比我朋友们的父母年长，我常开玩笑说，这感觉就像我是被祖父母带大的。
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多年后，我得到了新工作，在纽约洛克菲勒大学担任校长，并去申请了绿卡，以便在美国长住。令我吃惊的是，我的申请被拒绝了。美国国土安全部说，这是因为我一直使用的出生证上没有列出父母的名字。我一怒之下寄出申请信，要求完整的新版出生证明。但当我打开那封装着新证明的信后，我震惊了。新证明表示，我的父母并不是我的父母——他们其实是我的外公外婆。我的亲生母亲其实是我的姐姐。原来，她17岁时怀了孕，但当时的社会认为未婚生子是很可耻的行为，所以她被送到了诺威奇的姑姑家，而我就是在那儿出生的。她带我回到伦敦后，外婆为了保护自己的女儿，就假扮成我的母亲，把我抚养成人。发现这件事后，我觉得最大的讽刺莫过于，虽然我是个遗传学家，但我竟然不知道自己的遗传信息！所有可能知情的人都过世了，所以事实上，我至今仍不知道自己的亲生父亲是谁：在我的出生证上，本该是他名字的地方只有一条横线。
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所有个体出生时都自带新鲜的遗传变异，数量相对来说很少，多半是随机发生，并非从亲生父亲或母亲那儿继承来的。这种遗传差异不仅决定了生物个体的独特性，也解释了为何物种不会长期稳定不变。生命始终在试验、创新和适应，生命改变世界的同时，世界也在随之改变。为此，基因必须在变与不变之间保持平衡：既要保持恒定以保存信息，又要兼具改变的能力——有时甚至是实质性的改变。下一个概念将向我们展示基因是如何做到这一点，并让生命展现出令人目眩神迷的多样性的。
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这个概念就是自然选择的进化。
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注释：
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[1] 奥斯瓦尔德·埃弗里（1877—1955），美国医生、最早的分子生物学家之一、免疫化学先驱。
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[2] 罗莎琳德·富兰克林（1920—1958），英国化学家与X射线晶体学家。她分辨出了DNA的两种构型，并成功地拍摄到了DNA晶体的X射线衍射照片。
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[3] 雷蒙德·戈斯林（1926—2015），英国科学家，曾跟随莫里斯·威尔金斯和罗莎琳德·富兰克林从事研究工作，是DNA结构的推导者之一。
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[4] 莫里斯·威尔金斯（1916—2004），英国分子生物学家。因解开了DNA分子结构以及一些相关研究，他与弗朗西斯·克里克、詹姆斯·沃森共同获得了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。
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[5] 西德尼·布伦纳（1927—2019），南非生物学家，分子生物学奠基人之一，2002年获得诺贝尔生理学或医学奖。
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[6] 作细菌等培养用的有盖玻璃碟。
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五堂极简生物课 [:1700270911]
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五堂极简生物课 三 自然选择的进化Evolution by Natural Selection
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五堂极简生物课 [:1700270912]
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偶然与必然Chance and Necessity
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世界上的生命形态极其多样。本书开头提到的黄色蝴蝶是一只钩粉蝶，一种早早报春的蝴蝶。它有一对精巧的黄色翅膀，宛如昆虫界的最佳代言人，而这个被称为“昆虫”的生物群体有着惊人的多样性。
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我喜欢昆虫，尤其是甲虫，我少年时期特别迷恋它们。甲虫的种类多到吓人——有些科学家认为全世界的甲虫种类超过一百万种。我在英国长大，无论是在石头下往来穿梭、身披甲胄的步甲，还是夜里会发光的甲虫、在花园里吃蚜虫的红黑色瓢虫、在池塘里游来游去的强壮的水生甲虫和面粉袋里的象甲，都让我惊奇不已。甲虫为我们献上了一曲多样性的喧哗之音，堪称一切生命多样性的缩影。
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生命形态之多，有时甚至会让人感到难以招架：我们与数不清的动物、植物以及更多数不胜数的微生物共享一个世界，每一种生物似乎都能很好地适应其特定的生活方式和环境。难怪千百年来的大多数人都相信，这么多不同的生物必定出自神圣的造物主之手。
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大多数的文明都不乏创世神话。如果仅从字面来看，犹太教和基督教都信奉的《创世记》声称，生命是在短短几天内被创造出来的。世人普遍相信，每一个物种都是由某位造物主塑造的，难怪20世纪的遗传学家J.B.S.霍尔丹（J. B. S. Haldane）[1] 会用甲虫的多样性开上帝的玩笑：无论造物主是谁，“他实在太偏爱甲虫了”。
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18到19世纪期间，思想家们开始将生物的复杂机制与工业革命期间复杂机器的设计、建造原理进行类比。这种比较常常会强化宗教信仰：要是没有一个超级有智慧的设计者殚精竭虑，又怎会出现如此错综复杂的生物？
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1802年，威廉·佩利牧师用一个生动的例子阐释了这种思路。他让你想象一下：你在外面散步时，在路边发现了一块怀表。只要你打开表盘，看到里面显然是为了追踪时间而设计出的复杂机制，他说，这必定会让你相信这块手表出自一个充满智慧的创造者之手。佩利认为，同样的逻辑肯定也适用于精妙的生命机制。