基因趣谈——生命的独特视角

这是庐山面目的真面目第663篇原创内容，2021年第60篇。

本篇的主题关于基因趣谈。

这两天读完了华大基因CEO尹烨的著作《生命密码》，有很多有趣的收获。

尹烨是一个极具思想深度的人，不仅仅是一个科学工作者，也不仅仅是一家公司的CEO。

基因是决定生命形态的内在逻辑，地球共有870万种生命。每一种生命都有属于自己的基因排序。其实不同生命之间基因的差异，小到让人吃惊：老鼠和人类的基因相似度达到了80%，黑猩猩和人类相似度达到96%！这充分证明的是，人类不是地球上特殊的存在，人只是动物中的一种而已。

目前全球物种基因解密工作才刚刚开始，只有不到1000种已完成并公开发表。人类对于基因的探索之路才刚刚开始。值得欣慰的是，中国在这方面不但不落后，而且领先于美国。作者所在的华大基因是这一事业的领跑者。

人类很多方面在动物界，都是极其弱小的存在。2018年分享过一篇：人生而自卑。论速度，即便人类最快的博尔特根本不是猎豹的对手；论力量，一只黑猩猩能把成年男子打到满地找牙，一只银背大猩猩估计能打倒一个排的兵力；论视力，鹰的眼睛闭人要精准；论听觉，蝙蝠超声探测能力让人自愧不如。

人之所以傲视群雄，靠的是发达的大脑。人脑容量达到了1400毫升，每天可以处理的信息大约34GB。海量信息处理能力靠的是神经元，人脑中神经元数量达到了天文数字的900亿。

相比之下曾经称霸地球的雷龙，作为体形最大的恐龙，体重达30吨，但大脑只有网球那么大。

不过脑容量也并不是越大越有利。曾经存在过的尼安德特人，脑容量达1700毫升，比现代智人还大，在与智人的竞争中最终还是被消灭了。分析可能的原因，尼安德特人大脑中视觉功能和运动功能占据主要位置，而智人的优势在于思维功能和沟通功能。由此可见，思维和沟通有多重要，曾经决定过智人的生死存亡。

现代智人的寿命怎么算，充其量几十万年而已。地球上有很多生物的寿命远远超过人类。比如寿命过亿的鳄鱼。

鳄鱼的故事

二战期间，鳄鱼曾经向侵略成性的日本军队显示了谁才是地球上作战能力最强的侵略者，这就是缅甸兰里岛的“人鳄之战”：一支陷入英军重围的日军部队在沼泽中休息。突然传来了惊惶之声，然后是撕咬声、骨碎声、惨叫声、枪声，听起来格外凄惨。历史上最大规模的人和鳄鱼的较量正在进行中，日军使出浑身解数，最终的结果是，1000多人的部队，只存活20人。对于有多少只鳄鱼参战并没有记录和统计，也不可能有。

鳄鱼自古被人类尊崇。几千年前的古埃及，曾经把鳄鱼当做神灵供奉，并对其敬畏有加。时至今日，华丽宏伟的鳄鱼神殿仍然是埃及著名的旅游景点。2015年英国大不列颠博物馆曾经展出过鳄鱼木乃伊。考古学家猜测，这条鳄鱼木乃伊可能是被古埃及人当做鳄鱼神索贝克的化身。

鳄鱼之所以能从恐龙时代延续至今，不仅仅只靠运气，几亿年的时间足以让一切好运消失，靠的是特殊的基因。作为顶级掠食动物，经过长期演化，视觉和嗅觉发生了多次复制，感官系统异常发达。

比如就视觉而言，鳄鱼的瞳孔垂直细长，不但适合夜间捕猎，还可以遮蔽烈日。瞬膜的存在，使得潜入水中也能对水下情况一览无遗。“鳄鱼的眼泪”其实是养护瞬膜。通俗来说，鳄鱼的眼睛相当于人同时带着墨镜和泳镜，还自带眼药水功能。

鳄鱼的终极武器是比一般生物更高效的氧气输送系统，足以做到长时间潜水，而不至于引发缺氧。比如中国扬子鳄的潜水时间可达两小时。相比之下，人类潜水高手的东南亚巴瑶族，极限时长不过十几分钟。

鳄鱼更值得关注的是强大的免疫能力。无论鳄鱼有多么惨不忍睹的伤口，往往都能迅速复原，原因在于鳄鱼的血液中含有强效的杀菌肽，令病原体束手无策。

对鳄鱼基因的进一步研究，可以帮助人类更好对抗疾病和伤痛。生物基因是一座宝库。在这个意义上，环保和动物保护有着更大的意义。人类可以从不同动物那里学会更多，而这个值得学习的，是几百万上千万年中自然选择中的优胜劣汰。

宠物的故事

说完了凶猛的鳄鱼，得说说可爱的宠物了。尤其我现在作为宠物医疗行业的顾问，自然需要更多关注与宠物有关的事。

说狗肯定得先说狼。

在肉食动物中，狼的耐力、速度和个体战斗力都远远算不上拔尖。狼靠的是群体作战。单独一只狼，甚至斗不过大型食草动物。

历史中有第一次，或者很多不同地方都有无数次，一只离群的孤狼，绝望到动起了投奔人类的念头。

那时的人类已经掌握了种植技术，步入了农耕文明，建立起部族村落。在人类聚居地，会有堆积如山的破烂菜叶、残羹冷炙成为孤狼的食物来源。渐渐的，狼磨掉了锋利的棱角，被招安为狗，习惯于依附人类，看家护院。越温顺越得宠，食物越多，就能繁殖更多的后代。

科学家从狗化石中提取DNA，发现了狗谱系中的两大分支：一支来自于东欧亚大陆，像沙皮和藏獒，约1.4万年前被人类驯化。一支来自西欧亚大陆，约1.1万-1.6万年前被人类驯化。

过去家犬的起源和驯化，一直存在争议，直到2016年，中科院昆明动物研究所与云南大学、瑞典皇家理工学院才一起找到答案。最早被驯化的狗出现在约3.3万年前的东南亚。研究人员由此推测，约1.5万年前，东南亚的驯化犬向世界迁徙。

在进化过程中，不同起源的狗反复配对杂交，又和狼混血。目前全世界狗的品种有178个。

猫也是宠物中的主角。

但猫和狗有很大不同。几乎所有的猫都有类似的长相，狗显得变化多端。不同的狗，长相千差万别。

原因在于全世界所有家猫都是当年波斯、埃及一带单次驯化的大型猫科动物的后代。而狗的驯化就复杂的多。

达尔文当年曾经预言：一旦回到野外独自谋生，原本靠人供养的家猫会瞬间恢复祖先的野性。

在美国，流浪猫和出门的家猫每天会杀死360万只鸟，每年13亿只。

2011年一项研究发现，全世界的岛屿上，家猫对22种鸟类的灭绝有直接贡献。

猫屈身于人类是有原因的。

大约1万年前，人类经历了第一次农业革命，开始大量耕种，并把富余的粮食储存在粮仓里。集中的粮食引来老鼠安营扎寨。人类很快发现了老鼠的天敌，于是顺理成章把野猫养在家里。人类和猫实现了互惠互利。

在中世纪的欧洲，猫的命运不太好，被认定是女巫的化身，祸害人间。为了消灭女巫，那时的欧洲大肆虐杀猫。有一种说法认为，就是因为猫的大幅减少，老鼠猖狂繁衍，欧洲出现了鼠疫和黑死病。猫竟然和人类社会的命运息息相关。

猫是非常独立的动物，始终独来独往。也一直保持着食肉动物的初始设定。这其中的原因大概是猫无法合成必要的氨基酸，不能消化碳水化合物。

猫大多小巧玲珑，浑身上下毛茸茸的，看起来悦目、摸起来舒心。大眼睛、小鼻子的标配，就像刚出生的婴儿，让人一看就被戳中柔软的内心。而人会因为猫的可爱，大脑分泌多巴胺，变得对猫友好、体贴。

纯种猫就像人类的近亲结婚一样，容易产生基因缺陷，例如折耳猫就是遗传疾病，骨骼生长和关节软骨出现了问题。蓝眼猫有近八成生下来就听力缺失。加菲猫的鼻眼一线是鼻骨发育不全导致的鼻腔较短或鼻腔塌陷，容易出现哮喘。没有尾巴的曼岛猫是因为脊柱发育不良，患病的概率很大。

生殖失控的小白兔

一对兔子一年可以生下233只兔子，两年变成75025只，三年变成24157817只。不可怕吗？

人类为了研究兔子的生殖，数学家斐波那契专门总结出斐波那契数列。

兔子生殖能力强的原因有很多。

早熟。3个月大的兔子就具备生殖能力，开始发情了。兔子终年处在发情期。雌兔发情周期一般1-2周，雄兔随时随地等待。在雌兔资源紧张时，雄兔会向同性下手。同性恋不仅仅存在于人类。

随时排卵。雌兔排卵毫无规律，甚至可以在交配现场随时排卵。得益于这种机制，兔子怀孕的概率非常高。

孕上加孕。绝大多数哺乳动物是不能孕上加孕的，兔子可以。兔子的子宫可以产生不同的胎盘，在已经怀孕的情况下还能再怀一胎。这样可以使兔子在繁殖期多产生35%的后代。

非常恐怖的是，兔子有胎儿吸收功能。孕中的兔妈妈遇到食物不足，会直接把肚子里正孕育的胎儿逆转吸收掉，变成自己的生存营养，等于是吃小兔子。进可攻退可守。

澳大利亚曾经经历过兔子的泛滥成灾。19世纪中叶，应该绅士从欧洲带来几只兔子。到了1907年，兔子遍布整个澳大利亚。1926年，数量达到恐怖的100亿只，啃食植被、挤占其他动物生存空间，造成了生态灾难。

想了很多办法收效不大。最后从南美引进病毒，半年消灭了90%的兔子。

小龙虾

现在的国内，一到夏季，满大街都是小龙虾。我所在的合肥，小龙虾也成为了一大特色。当年我还曾专门去过正宗小龙虾产地盱眙。

小龙虾的原产地居然是美国。它的大名是“克氏原螯虾”，原产地是北美洲，密西西比河的河口是它们的故乡。

20世纪20年代，日本人把20多只小龙虾带到了亚洲。引进的原因有几种说法，水族馆观赏、喂食牛蛙。最后逃到了野外，侵占了日本小龙虾的生存空间。

1930年，日本人把小龙虾带到了南京。难怪盱眙盛产小龙虾，盱眙距离南京应该只有100多公里。

小龙虾在中国，是一种侵入物种。好在总算出现了天敌，那就是吃货的我们。

小龙虾富含蛋白质和镁，容易消化，可以降低胆固醇、防治动脉硬化，是理想的食物。网络上流传的各种对于小龙虾不利的传闻都是谣言，我们可以放心消灭侵入物种。

最成功的昆虫蚂蚁

蚂蚁分布于除南极洲的所有大洲，目前已发现超过12000种。总量是天文数字。

蚂蚁的个体无比脆弱，但蚁群无比强大。如果把蚁群看做人脑，每个蚂蚁就相当于人脑中的神经元。

蚂蚁社会分工井然。一个蚁群会有几种蚂蚁：雄蚁、蚁后、工蚁和兵蚁。

雄蚁和蚁后的使命就是繁殖。交配结束后，雄蚁光荣的死去。

工蚁负责干活，个体最小数量最多，是没有生殖能力的雌性蚁。

兵蚁是不具备生殖能力的雌蚁，负责抵抗外敌。

看来蚂蚁社会有点像人类的母系氏族，主要靠雌性支撑，雄性只负责生殖，交配完就去死。

蚂蚁作为社会性昆虫，并不是每一个个体追求DNA的传递，而是保障群体DNA的传递。

最令人惊奇的，是蚂蚁还有自己的农牧业。

蚂蚁喜欢糖分，但很难找到富含糖分的食物，于是找到了蚜虫的排泄物。蚜虫吸食植物的汁液，但不能消化汁液中的糖分，会把糖分排出。尽管这样的糖分有些不雅，但对蚂蚁是难得的美食。于是蚂蚁像养奶牛一样养着蚜虫。

蚜虫的天敌瓢虫来袭，蚂蚁就会去打架，保护自己的“奶牛”。如果蚜虫栖息的植物长势不好，蚂蚁甚至会把蚜虫搬到长势良好的植物上。蚂蚁还会用自己的触角触碰蚜虫，使蚜虫排出更多的糖分，很像人类给奶牛挤奶。

蚂蚁和蚜虫就是一种互利共生的关系。

生物界这种互利共生关系，更多被用来理解和创新商业。找到互利共生的物种，就能更好的存活下去。

关于喝酒的基因

不同种族的人类，不约而同共同都会做的事情并不多，因为文化有差异。但酒是不同种族的人类几乎都共同发明和拥有的东西。

酒是一种文化载体，在不同国家都有着重要的文化意义。但为什么有的人酒量很大，有的人酒量很小呢？

现代医学发现，这源于不同的基因型。

进入人体的酒精90%多主要通过肝脏代谢。在这个过程中，主要靠两个关键酶：乙醇脱氢酶ADH、乙醛脱氢酶ALDH。

每个人这两种酶的活性是不同的，这就决定了对酒精的代谢能力。

与酒精代谢能力相关的基因被称作酒精代谢基因。其中，最能决定酒量的就是乙醛脱氢酶2基因ALDH2。

2018年，剑桥大学医学院教授帕特尔在自然杂志发文，指出酒精代谢产生的乙醛会导致小鼠造血干细胞DNA双链断裂，增加癌症发病概率。

这一段可以得出的结论是，不能喝酒的人一定少喝，有酒量的人也不能长期酗酒。