《纏結的演化樹》：從細菌、人類到巨象，我們都在同一棵樹上

文：Gene

我們地球上所有生命都源自一個共同的祖先，完全沒有任何例外。如果你發現有，請趕快告訴我，我們一起發大財！

最重要的證據之一，就是我們幾乎全都使用同一套遺傳密碼，從大象、鯨魚到細菌、酵母菌都不例外，導致我們可以用基因改造的方式，讓細菌製造人類的蛋白質。嗯，先別感到害怕，治療第一型糖尿病患者的胰島素，就是這樣大量生產的。

然而，遺傳密碼也非全部放諸四海皆準，不同真核生物細胞中的粒線體和一些細菌的遺傳密碼，就和大多數標準的有些微差異。如果現在地表上所有生物不是來自一個共同的祖先，遺傳密碼的規則沒有必要幾乎完全統一，如果這種統一性是來自一個全知全能的超自然力量規範的，也不會有少數意外產生的例外吧？全地球的生命，就這樣可以畫出一棵枝葉茂盛的巨樹！但故事還沒結束，我們現在更是知道，這棵樹的枝條並非涇渭分明，而是非常纏結的！

這本《纏結的演化樹：分子生物學如何翻新了演化論》（The Tangled Tree: A Radical New History of Life）很好地講述了分子生物學的知識，如何讓演化生物學家進一步認識到生命的複雜性。《纏結的演化樹》作者大衛．逵曼（David Quammen） 在《下一場人類大瘟疫：跨物種傳染病侵襲人類的致命接觸》（Spillover: Animal Infections and the Next Human Pandemic）就記錄了多個可能會造成人類大瘟疫的人畜共通傳染病，這將近三年把全球搞得翻天覆地的嚴重特殊傳染性肺炎（COVID-19） 疫情，就像書中內容的現實翻版，逵曼簡直就是先知。

《纏結的演化樹》除了記錄了演化生物學家如何發現了比傳統生物學認識的五界（動物界、植物界、真菌界、原生生物界與原核生物界）更複雜的三域（細菌、古菌、真核生物），以及演化樹原來有多麼盤根錯節，還讓我們深入了解充滿活力的科學家社群，尤其是以渥易斯（Carl Woese，1928─2012 ）這位大師為主線。

老實說，我拿到這本《纏結的演化樹》時，不禁為這本書的厚度嘆了口氣，心想逵曼也太囉嗦了吧？一讀之下，幾乎是一氣呵成讀完的，因為他的科普功力果然不凡，能夠透過關注重大發現背後的人物來連貫地帶出其中的科學精要。

《纏結的演化樹》首先介紹了生命之樹的形象，這要追溯到達爾文（Charles R. Darwin，1809─1882）筆記中最有名的圖，旁邊寫著「我認為⋯⋯」。在他的一本筆記本中勾勒出一棵細長的生命之樹——棒狀的樹幹長出了四組枝條。 這幅圖展示了對當時人們來說很激進的想法，即隨著時間的推移，生物會發生變化，從而產生新的物種。

逵曼描述了生命之樹是如何從古代和中世紀思想中的梯子到天堂的形象，演變成達爾文分支向上生長的樹的。然而，隨著愈來愈多的新發現出爐，達爾文的樹形像不再是生命的精確隱喻，新的生命之樹最終看起來更像一張錯綜複雜的巨大網，而不是一棵向上延伸的樹。

這在古菌的發現後，改變了很多對生命早期演化的理解。因為微生物的分類極其困難，科學家一度只能研究能夠在實驗室中培養的細菌，那些在極境中的古菌長期被忽略。原本古菌被認為是生活在溫泉、鹽湖之類極端環境的嗜極生物，但近來發現它們的棲息地其實十分廣泛，從土壤、海洋、到河流濕地，以及人類的大腸、口腔、與皮膚之中。

要不是分子生物學方法上的突破，我們可能現在都難以察覺古菌的存在，甚至在剛發現古菌原來和細菌有非常多的重大差異時，還誤以為在極端環境中生存的古菌遠比細菌更古老，而命名他們為「古」菌，但我們現在知道真實狀況其實複雜得太多。現在更多研究顯示，真核生物應徹頭徹尾地屬於古菌域。

接著，利用研究各種生物的三大類分子——DNA、RNA和一些蛋白質，分子生物學的方法更加確定了，原來真核生物細胞中的粒線體，以及藻類、植物細胞中還帶有的葉綠體及其他色素體，原來前身是細菌！我們基本上是讓細菌在細胞內共生的古菌演化而來的！進一步研究還發現，粒線體、葉綠體等色素體不僅還保有前身細菌身份時的一部分DNA，它們大部分基因，都轉移到了宿主基因體中。

科學家們還開始發現，生物不僅能垂直遺傳（基因從父母垂直傳遞給後代），大量研究已經一而再、再而三發現，基因也能夠跨越物種邊界作水平跳躍。尤其在定序技測愈來愈方便和廉價後，我們還發現，原來交換基因不僅發生在原核生物如細菌和古菌，還發生在真核生物甚至多細胞的動植物基因體中！這也模糊了物種之間的界線。原來生物物種之間不僅會分化，還會某個程度上融合。

很多反對基因作物人士的主張之一，就是基因交換是不自然的！然而，我們早就知道這絕非事實，自然界中的水平基因交換，可能甚至比我們已知的還多。一些多重抗藥的超級細菌例如抗藥性金黃色葡萄球菌（MRSA），基本上就是藉著自然發生的抗抗生素基因交換而造就的「拼裝車」；另外，我們人類的基因體，有多達8%的DNA，其實是來自感染了我們祖先生殖細胞的反轉錄病毒。