2022年8月21日 星期日

我們身體裡的生命演化史 尼爾・蘇賓 Neil Shubin


1. 提塔利克魚(Tiktaalik roseae)這種魚有脖子、肘部和腕部,連接了水生動物和陸生動物之間的演化空隙,揭露出人類遠祖還是魚的重要時刻。

2.生物的新特徵都不是在相關的重大轉變進行時才出現的。羽毛不是在進行飛行的演化時才出現,肺臟和四肢不是在登上陸地時才出現。大變格來自於把改動舊特徵之後,讓它擁有新用途。

3.整個身體的結構分屬於三層組織,最內層後來會成為消化道以及消化道相關的腺體;中間那層會轉變成骨骼與肌肉;最外層則會變成皮膚和神經系統。

4.人類的胚胎基本上和鯊魚與硬骨魚的相似,有脊柱軟骨構造。然而在發育過程中,那個構造斷裂成小塊,最後成為椎間盤的內部部位。

5.基因組中兩種突變參與了演化所造成的改變。第一種是基因本身中的突變,能產生出新的蛋白質。第二種發生在控制基因活性的開關上。

6.Pax基因對於眼睛、耳朵、脊椎和內臟的形成很重要,共有九種。Pax6參與了眼睛的發育,Pax4參與了胰臟的發育。這些基因的老祖宗是單一Pax基因,經過複製之後,新的拷貝在不同組織與器官中得到了新功能。

7.DNA中隱含了能控制跳躍基因的機制,其中一個用到一段短小的DNA序列,能發揮獵人兼殺手的功能。這段序列會連接到讓跳躍基因能夠跳躍的位置,將蛋白質纏在上面,導致跳躍基因無法跳躍。這種機制能控制跳躍基因無法破壞基因組,也能馴化跳躍基因;如果跳躍基因具備了有用處的序列,殺手續列能讓它待在原處執行新功能。

8.合胞素其實是來自失去感染其他細胞能力的病毒。哺乳動物胎盤蛋白質和病毒蛋白質的類似性導出了新觀念:在遙遠的某個時間,一個病毒入侵了人類祖先的基因組,但被馴化,被宿主利用上了。

9.小鼠在學習時Arc基因會開啟。此外,製造出的蛋白質會在腦中不同神經細胞之間的空間中活動。Arc的確對於記憶是很重要的基因。




心得
    本書是生物演化介紹。演化不是在該演化的時候才出現那個演化需要的構造,幾乎都不是那個時候,總是提早出來,一直留著特徵直到環境關鍵時刻到來。並且,也都不是該構造原來的功能,例如羽毛不是為了飛行或滑翔而生的,一開始出現可能是求偶或保暖,結果竟然也能用來飛行,後來逐漸往飛行功能演化了。這告訴我們平常就要保持豐富的能力或想法,以備不時之需(演化關鍵時刻),然後更重要的,一開始是什麼功能,不必就是只能這個功能,也能來做其他事。
    其他就有點像基因組的複習,包含歷史介紹及基本功能介紹。令我獲得新知是胎盤交換物質的合胞素(syncytin)竟很有可能來自於遠古病毒的基因,類似HIV類的反轉錄病毒。以及大腦記憶功能重要的蛋白質Arc,竟然也極可能是病毒嵌入的。魚類沒有Arc基因,而兩棲類有,或許這Arc病毒的感染,就是動物離水的劃時代演化關鍵。兩棲類記憶較好所以可以離水?
    丟骰子一章蠻有趣的,這個問題是如果一些重大事件沒有發生的話,演化是否會不同?研究發現,可能仍照一樣的方向前進。在此不是指物種滅絕,而是演化方向,如手指的出現,羽毛的出現等等。他們發現較晚出現的組織,如果退化演化,也會較先退化,不同物種皆是如此。我認為大觀念是先出現的組織是較為重要的,後面出現的如掌骨,指骨,也會先融合,先退化。四肢骨的形式是一樣的都是一骨-二骨-骨塊群-指骨,這種形式極有可能是複製而來的,也就是先出現一肢的基因,這基因某緣故複製了,可能是重複也可能是跳躍基因插入,於是長出第二肢等。
    所以演化不僅僅是基因逐漸突變而來,也包含複製、複製並突變(如錐細胞)、吸收(病毒)再利用,以及吞噬細菌(粒線體)來,生命表現相當的豐富。本書篇幅不長,可當作入門,各章節都不深入。如果已經更精進了則可當成複習,算是好書。

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