地球生命在几十亿演化的过程里，履历了如何的坎坷与血泪？履历了几次命运的转折？今天，生命所有的胜利与失败都经由人类基因组方案逐个展示世人面前。
我们体内30亿年前的遗迹
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTAAAGTTGCTGCAGTTAAAAAG，那个DNA序列看起来像一堆乱码，但却非统一般，它存在于地球上所有的生命体内。无论你在哪里发现生命，海底滚烫的热泉的生命也好，天上云层中的冷细菌也罢，你都能无一破例地觅见它的踪影。以至，你还能够在一些严酷来说其实不算有生命的生物体，例如巨型病毒上，发现它。
那个序列之所以如斯遍及，是因为它是地球所有生命的配合祖先，并且在生命体中阐扬着关键感化，所以自呈现以来，几乎没什么变革。换句话说，你身体里的一些DNA由来长远，难以想象地拥有将近30亿年的汗青，辗转了几十亿手才传到你那里。
除了那些超等古老的DNA，你的DNA中还有一些是全新的。每小我身体里大约有100摆布个基因突变是他们的父母所没有的：或者是序列中一两个字母纷歧样，或者是少了或者多了一块DNA序列。
通过对照基因组，科学家能够告诉你哪些DNA是新的、哪些是古老的。例如，将你的基因同与你的兄弟姐妹做比力，即可以发现新的基因突变；而对照人和动物的基因组则能够找到一些岁首较久的基因。
因而，基因组不但是造造生命的秘方，它仍是新鲜的汗青写照。而且，因为我们的基因组非常庞大——由60多亿个DNA代码构成——所以它将我们过去的那一切记录得十分详细。它们使我们可以逃溯生命降生以来的所有进化过程，从原始生命曲至如今的我们。
通过DNA代码提醒的奥秘，科学家们起头发现，生命的祖先不只停止着没有行境的保存战争，那里还有壮丽的“基因战”，战斗改动了我们基因的运做体例，最末培养了今日的我们。
生命的配合祖先
生命最早起源于RNA。那个“多才多艺”的分子不只能存储信息，还有催化感化，能够加快反响停止，那意味着一些RNA已经可以自我催化停止复造。而只要一个RNA分子起头自我复造，基因组就会应运而生。如许，首个基因组降生了。
RNA的缺点是它的不不变，因而，DNA呈现以后，生命就选择了在与RNA稍有差别的、不太容易团结的另一个“骨干”——DNA上贮存信息。卵白量选择把RNA当做催化剂，让它在各反响间充实阐扬穿针引线的感化。DNA上记录了造造卵白量的办法，并将那些“法门”转录到RNA上，然后再传送到“卵白量造造机”中。RNA－DNA－卵白量，配合缔造了生命。
大约35亿年前，某个生物体就已经有造造RNA和卵白量功用的基因组——那是所有生命的最早的配合祖先，它总共包罗1000多个基因。科学家认为，现在所有生命体内至少有100个基因都能够逃溯到那个泉源上来，那此中就有本文开头提到的那一行无所不在的DNA序列。
那个配合祖先有良多现此生命所具有的核心功用，包罗造造卵白量。不外，它的那些功用可能和我们今天所晓得的完全两样。一些研究者认为，我们的配合祖先并非一个被膜包裹的独立细胞，而是生活在海底热泉碱性小孔内的、由诸多个类似病毒单位构成的混合体。
逐步的，配合祖先的病毒混合体进化出以甲烷为食的古细菌，良多亿年之后，那个古细菌的分收又别离进化成能够光合感化的蓝细菌和以氧为食的需氧菌。接下来，大约20亿年前，需氧菌偶尔钻进了一种庞大的具有吞噬才能的古细菌体内，并与之成立起了一种互惠的共生关系。颠末一代又一代，需氧菌逐步演化成了线粒体，成为在细胞内部供给能量的“能量工场”，把细胞从能量束缚中解脱出来了。从此，一种新的生命形式降生了，那就是实核生物。实核生物的呈现改动了基因组，为首个动物的演化铺平了道路。
我们往往认为简单生物体向复杂生命体转化是很天然的工作，但事实上，若是没有远古两种祖先细菌的联盟，复杂的生命可能永久也不会呈现。因为若是它们不联手，将永久无法逾越能量上的障碍。
除此之外，线粒体的祖先还为我们奉献了大量基因。原始需氧菌大要含有3000个摆布的基因，不外跟着时间的推移，大部门基因不是遗失了，就是被转移到次要的基因组中了，留到如今的线粒体中的基因只要一小部门。
结合后的风险与挑战
需氧菌与古细菌的结盟，虽然使生命明显受益了，可也陪伴着危险。出格是，古老的线粒体中含有来自寄生细菌的DNA的碎片，还有转位子，那种基因除了不竭复造本身啥活也不克不及干。在寄主的细胞里，它们不断地复造本身，然后从寄主基因的一处搬家到另一处，有时候它们还会嵌入基因组中，使序列里呈现良多毫不相关的大块没有什么功用DNA区域——内含子，就恰似在蛋糕的配方中硬塞进去了毫无意义的汤料配方一样。
能够想象，生命起源早期的DNA序列都是由简洁、几乎没有冗余非编码DNA的小基因的聚合体存在，那是原始简单生物适应情况一定具备的特征。如今存在的原核生物、线粒体和叶绿体，根本连结如许的特征。可是在实核生物细胞里，当转位子四处游荡、随意插入基因组时，基因组里面就不成制止地堆积了良多毫无用途的内含子。
那些没有用途的内含子无聊之极就喜好玩突变。早期实核生物面对着的一个严峻问题就是：内含子变异得越来越凶猛，严峻侵扰了基因组功用，最末会招致基因无法一般表达而失活。为了应对那种场面，那些早期的实核生物演化出了特殊构造，叫做剪接体，它能够将RNA转录基因中的内含子切掉。
但剪接是一种自觉的处理计划，它剪切掉的是RNA转录基因中的，并没有把最后DNA上的内含子除掉，因而那种办法效率极其低下。不只如斯，剪接速度还十分慢：许多RNA的内含子还没来得及被剪接，就已经抵达卵白量造造工场了，招致了大量变异卵白量的生成。
为领会决那个问题，实核生物在线粒体四周进化出细胞核，细胞核将“卵白量工场”隔离在外，只允许被剪接过的RNA收支，以避免造出无用的卵白量浪费能量。
固然我们的远古祖先一步步进化出了复杂的机造来对于内含子的扩散，可仍然没有处置掉所有问题。曲到如今，我们的每个基因还包罗8个摆布毫无用途的内含子。
幸运的是，从久远来看，额外增加的复杂性还给实核生物增加了许多新的进化时机。细胞核的构成，使细胞内部机造愈加复杂，实核细胞可以完美本身的防御机造、抵挡各类变异DNA和病毒的入侵了。所有那些新的特征招致了一场进化大发作。实核生物兴旺开展起来，进入了演化的快车道。
错误促进演化
好了，如今我们能够进入下一个大的演化阶段：大约8亿年前，实核细胞已经在各类前提的帮忙下构成了多细胞，并演化出了体积更大的复杂生物体，例如实菌、海藻，曲至各类动动物。
此中一个演化原因是因为它们有了更多的基因，那能够为实现更多功用做筹办，好比细胞合并、彼此间停止信息交换。更重要的是，基因模块化的那个特征加快了演化历程。例如，将细胞组合在一路的卵白量，它由两部门构成，一部门在细胞膜间、一部门在膜外。有了基因模块，所有差别品种的膜外部门卵白量都能够整合起来与跨在膜间的部门粘连在一路，使卵白量阐扬了更多、更复杂的功用。
别的，实核生物更先辈的控造基因的机造还能够让细胞功用愈加专一。通过控造差别基因的开与关，能让差别类的细胞阐扬各类各样的感化。如许一来，生物体即可以起头演化出差别的组织，从而起头了从简单的早期动物到更复杂动物的转化。
接下来的伟大飞跃是两个“基因变乱”引发的。在脊椎动物的祖先身上，复造出错了两次——十分偶尔地，整个基因组竟然先后被两次复造了，那是极为稀有的，因为基因组复造产生了大量的冗余基因。
那些冗余基因看似毫无意义，后来有良多都丧失了，但仍有一部门保留下来，并被细胞充实操纵，担任了重要的新角色，好比酿成了控造基因，它们可以在身体发育阶段控造身体的生长。一般认为，那些基因对内部骨架的演化具有关键感化。
性的好处
在生命演化的很长一段时间里，简单细胞都在没有性的参与下交换基因。单性繁衍按几何级数增长，快速便当，但贫乏变异机造。有性生殖实现了基因在同种差别个别之间的活动。两性交换基因消费下一代，就是个基因重组的过程。重组处理了一个底子问题：它能像串珠子一样，能够拆散原先的项链，从头将基因串联到一路。
想象一下，若是你有条精巧的珍珠项链，里面偶尔被掺入了一颗欠好的珠子。假使你不克不及把那颗珠子换掉，那么你就一定得放弃整条项链，不然你就只能不断戴条有瑕疵的项链。同样，若是一个有益的突变挨着一个倒霉的突变，那只要两个处置办法：要么把两者都舍弃，要么不能不留下有害突变，让缺陷继续拖着有益突变的后腿。
重组给你供给了交换珍珠的时机。正如你既能够造出一个完美的珍珠项链，又能够造出出缺陷的项链一样，通过重组，你的一些后代裁减了出缺陷的基因，获得了完美的优良基因，他们将安康生长；另一些后代可能会继承出缺陷的基因，那些“不利”的个别很可能会消亡。
基因系统的那一立异，大大增加了物种的变异，进步了适应情况变革的才能，并且变异的增加还加快了生物演化速度，促进了物种与生态的多样性，世间万物才变得如斯丰硕多姿多彩。
然而，就生物个别而言，两性繁衍并没有什么益处，它不克不及把本身的遗传物量稳定地传递给后代。有性生殖为包管受精和胚胎的发育，还需要进化出一系列器官、停止一系列心理过程，相当费事。并且在天然界，雌雄为了相互可以识别对方和争夺生殖权便长出特殊的构造，如雄性动物长出坚利的牙齿；雄性鸟儿长出标致的羽毛等等。从个别利益看，有性繁衍并没有什么优势，但做为群体遗传，有性繁衍的意义就很明显了。
我们是成功者的后代
在整个地球的保存合作中，能够说脊椎动物长短常胜利的，它们征服了海洋，并吞了陆地，逃进丛林，最末进化出了更具聪慧的灵长类——用两条走路的人。
什么使我们与其他猿类不同那么大？此中有个十分明显的区别：人类的染色体是23对，而我们猿类祖先的染色体是24对。
从素质上来讲，染色体是“打包”的基因集合，所以，只要染色体内拥有必须的基因，那么无论它们合并或是团结、少几个或是多几个应该都没多大区别。不外事实并不是如斯，染色体在演化过程中发作的一系列细小变革逐步改动了我们的大脑和身体。目前为行，科学家已经确定了此中几个关键的突变，但那只是刚起头，突变可能多至成千上万。
演化史上许多重要的事务，都是突变招致的。好比生物体中有一类专门调控生物形体的基因，一旦那些基因发作突变，就会使身体的一部门变形。事实上，人类进化之初，因为某个基因的突变，人类的肌肉不如其祖先猿类那样兴旺。
此外，在生命演化史上，病毒和寄生菌阐扬了庞大的感化。它们入侵我们的细胞，诡计毁坏、排斥甚至替代我们的基因，让我们在进化路上付出了庞大的代价。但正因为有它们的存在，我们的基因组才在匹敌它们的过程中逐步强大起来。
在进化的道路上，充满坎坷还有无数次惨烈的失败，不可胜数的动物都因“基因之战”寿终正寝。生活到如今的我们都是中了彩票大奖的后代，奖品就是他们的后代能够活得更久。若是说汗青是由成功者书写的，那么，我们的基因组就是成功的陈迹，是那些被胜利培养、固执活了下来的英勇祖先的书写而成的汗青。
现实上，我们的基因组远不是个完美的废品。相反，它是各类巧合下的遗传碎片和古老寄生体遗留物的拼接品，它是没有控造者的疯狂尝试的产品，时不时会呈现致命的错误。那个过程到今天仍在继续——或许去任何一家病院，你都能找到因遗传性疾病而灭亡的儿童。不外，目前因为有了诸如胚胎挑选的办法，科学家已经起头对人类基因组的进化施行控造。一个可以控造基因遗传的新时代即未来临。
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