書名
基因社會
作者
（美）以太·亞奈（ItaiYanai） / （美）馬丁·萊凱爾（MartinLercher）
譯者
尹曉虹 / 黃秋菊
豆瓣
http://douban.com/book/subject/27078158/
目錄
前言
序 基因的社會規(guī)則
第一章 八步輕松演化成癌
第二章 你的對手定義了你
第三章 性有何用？
第四章 克林頓悖論
第五章 復雜社會中的隨性基因
第六章 猩人的世界
第七章 關鍵是你怎么用
第八章 剽竊、模仿和創(chuàng)新之源
第九章 陰影下那不為人知的生命
第十章 注定贏不過不勞而獲者
結語
致謝
拓展閱讀
第九章 陰影下那不為人知的生命
我們的故事始于以下觀察結果：細胞有兩種完全不同的基本生活方式，要么作為一個大集體的一部分，要么獨立生存。我們腸道里的細菌都是以單細胞的形式生存的：它們是群落的一部分，會和鄰居合作或者產生矛盾，但是它們彼此的命運之間并沒有不可分割的聯(lián)系。然而人體細胞卻相反，它們是一個大集體的一部分，在這個大集體里它們完全依賴于彼此：只有把你所有的細胞都加在一起，你才能成為一個獨立的個體。
動物是上萬億個合作細胞組成的整體，每個細胞都參與機體的勞動分工。這種合作的組織方式千差萬別：有海綿動物，有水母，有蝸牛，有蠕蟲，有蒼蠅，有海星，還有青蛙等。植物、真菌、很多藻類還有黏菌類也是由細胞集體構成的。盡管細菌種類數不勝數，但是沒有一種細菌能通過不同個體的通力合作來建造出像動物或者植物那么復雜龐大的東西。為什么做不到呢？是什么阻礙了它們呢？
一個原因就是大小問題。多細胞生物之所以更大，不只是因為它們包含更多細胞，還因為它們的每個細胞都比細菌大，而且不只是大一點點。就體積而言，你的細胞大約比大腸桿菌大1000倍。你的細胞之所以要大這么多，是因為每個細胞都要包含全部的指示，來構建和控制你這個復雜生物體所需的特定結構。每個細胞中組裝的基因組也會更大——你的基因組也比細菌基因組要大出約1000倍。許多細胞有著特定的功能，而更大的細胞體積對于這些功能來說是必需的：比如說你的大腦，它的工作原理是建立在特殊形狀和尺寸的細胞之上的，而這些細胞的尺寸遠遠超出了細菌細胞大小所能達到的極限。這一原理同樣適用于你的肌肉、血液和免疫系統(tǒng)中的細胞：它們的大小直接關系到它們的功能。
其實細菌無法生產出足夠多的能量來運轉更大的細胞。那我們?yōu)槭裁茨茏龅侥?？我們復雜的細胞里隱藏著一個秘密，它能解釋的不只是細胞大小。我們告訴過你你的基因組有46條染色體，其實并非全然如此。我們將演化描述為一個僅僅由基因組中的突變推動的過程，其實也并非全然如此。真相其實更吸引人。這些謎團的最終答案還在于一場古老的業(yè)務合并。
王國的誕生
自1859年達爾文的《物種起源》出版以來，科學家們就想象著如何用一棵樹來描述地球上的生命的歷史故事。整個19世紀和20世紀，生命之樹經歷過多種版本，樹上深深淺淺的各處分支都依然在不斷更新。
1925年，巴黎路易斯巴斯德研究所（Louis Pasteur Institute）的研究員愛德華·沙東（édouard Chatton）發(fā)現細胞分為兩種：一種有細胞核，即細胞內特殊的一個空間，用來儲存細胞的基因組；還有一種細胞沒有細胞核。前者構成的生物體被命名為真核生物（eukaryote），這個詞由希臘語中表示“真實”的單詞（eu）和表示“核心”的單詞（karyote）組合而成。所有的多細胞生物，包括動物、植物和真菌，都屬于真核生物。
細菌細胞沒有細胞核，它們的基因組直接懸浮在細胞里。由于人們認為這種細胞是更為原始的生命形式，所以用希臘語中表示“前”的前綴（pro-），把它們命名為原核生物（prokaryote）。
但是要怎樣才能建立一棵家譜樹，將人類和細菌這樣完全不同的生物都包括進去？在達爾文的《物種起源》出版后的頭一百年中，演化樹的建立基于的都是物種的可見特征。要想建立一棵鳥類的演化樹，首先得查看鳥的身體長度、外形、鳥喙顏色。
關于如何解讀身體特征變化的科學爭論一直甚囂塵上，從而引發(fā)如何判斷物種之間真正親緣關系的爭論。如果沒有客觀的標準，我們無力化解這些爭論。當我們有了識別DNA字母序列的能力后，我們便徹底地改變了這一挑戰(zhàn)。
通過這些比較DNA的方法，我們可以為某個存在于所有目標物種內的代表性基因重建一棵完整的演化樹。
20世紀70年代后期，卡爾·烏斯（Carl Woese）和喬治·福克斯（George Fox）用這種方法建立了第一棵全面的進化樹。他們發(fā)現的結果震驚了世界：組成細胞生物的并不是沙東假設的兩個類別，即真核生物（包括多細胞生物）和原核生物（細菌），而是三個類別！一類是細菌，包括我們的朋友大腸桿菌，它顯然是有別于真核生物的。但是讓人吃驚的是，烏斯和?？怂拱l(fā)現真核生物這一支里還有一類細菌，這兩種細菌是完全不同的生物，就像人類和細菌那樣相距甚遠?？瓷先ズ驼婧松镉H緣關系更加密切的那類細菌被命名為古細菌（archaebacteria），另一類細菌被重新命名為真細菌（eubacteria，意為“真正的細菌”）。烏斯和福克斯僅僅通過比較DNA中的字母就發(fā)現了一片全新的生命領域。
古細菌生活在極端環(huán)境中。它們居住的都是世界上環(huán)境最惡劣的地方，比如說接近沸點的熱泉里、堿性和酸性的水體中、奶牛的消化道里，以及海底，有些古細菌甚至以石油為食。
在烏斯和?？怂沟纳畼渖希婧松锓种墓偶毦V系那里開始分叉。
一棵基于分解酒精的基因的生命之樹顯示人類和其他真核生物源自真細菌，而不是古細菌。
哪一種生命之樹是對的呢？有充分證據表明其實這兩種都是對的。這樣一來就更有意思了。兩棵樹都準確地描述了它所基于的基因的演化史，但是兩棵樹又都不是真核生物基因社會演化史的代表。
我們在第八章已經討論過細菌之間的水平基因轉移，我們發(fā)現單個基因有可能是帶著自身演化歷史進入基因社會的移民，因而并不一定代表整個基因社會的演化史。對于基于單個基因的演化樹的爭議可能只是反映出一個事實：單個基因的演化歷史中的不同部分有可能是在不同的基因社會中度過的。
如果無法戰(zhàn)勝他們，那就加入他們
能量需求是隨著體積變化的，而能量生產卻受到細胞表面積的限制，因此能量生產的增長速度遠遠低于能量需求的增長速度。一旦細胞大小超過一定規(guī)?！@一規(guī)模遠遠小于你的細胞——真細菌和原始細菌便無法繼續(xù)滿足它們自身的能量需求。
那么我們的祖先是如何解決這個看似無法克服的問題的呢？組成大腦的細胞那么大，又是如何維持的呢？限制細菌大小的原則在你自己的細胞中同樣適用：要提供它們所需的能量，需要比它們表面積更大的膜。這片隱藏在陰影中的面積就是多細胞生物里的歐文。
你和細菌之間一大關鍵的區(qū)別就是你的細胞不用它們的外膜來提供能量。你的細胞用的是細胞內部一種名為線粒體（mitochondria）的特殊結構的表面。線粒體是一種存在于所有真核生物細胞里的專門區(qū)室或“作坊”。每個真核細胞都有很多線粒體，它是我們的細胞發(fā)電廠。
你細胞里所有不同區(qū)室的建造和工作全都是由你46條染色體上的基因規(guī)定好的，但是線粒體除外。每個線粒體都有自己的小基因組。線粒體染色體和你其他染色體的結構不一樣——線粒體染色體是圓形的，就像細菌中常見的染色體。
這種細胞里部分獨立的結構是如何演化的呢？1970年，生物學家林恩·馬古利斯（Lynn Margulis）提出了一個大膽的理論。她提出，線粒體曾經是一種獨立的真細菌。在某個時候，一個早期的真核細胞吞下了一個真細菌，但是它并沒有將之消化，相反，真核細胞允許真細菌在其細胞里生存、分裂、繁衍。寄主真核細胞的后裔和真細菌的后裔從此過上了幸福的共生（symbiosis）生活。
大約20年后，比爾·馬丁（Bill Martin）和米克洛什·米勒（Miklós Müller）提出了對于馬古利斯理論的新解讀。當時，大多數專家都假設獲得了線粒體的細胞是一種早期的真核細胞，盡管如今并沒有這種原始真核細胞存在的痕跡。馬丁和米勒則提出這一始祖一定是一個古細菌。大約20億年前，這個古細菌為細胞增大的能量問題找到一個機智的解決辦法：它吞食了一個小真細菌，并將其變?yōu)槟芰吭础?br>
本書中將基因描繪成自然選擇的對象，但其實是過度簡單化了，以便幫助讀者建立起系統(tǒng)性的認識。人類的語言和思維需要我們將一個多樣程度和復雜程度都超出想象的世界轉化為100多萬字和一套有限的概念。關于自然選擇，更精確的說法是，演化的對象得滿足自然選擇的三個要求：變異、可遺傳性和對適合度的影響。線粒體起源之初，自然選擇的對象是一個居住于古細菌里的完整的真細菌。
一旦一個細胞吞食了另一個細胞，它們就擁有兩個完整的基因組。將古細菌想象成房東，真細菌想象成房客。房客開始慢慢地失去一些基因，一些它放棄自己的生命獨立性之后便不再需要了的基因，和其他基因一樣，這些基因有時會自然而然地發(fā)生基因突變。
在成為合作伙伴之前，房東和房客這兩個細胞也許曾是競爭者。合并在一起對雙方而言都大有裨益。合并使得它們共同的后代發(fā)展成為今天地球上令人嘆為觀止的多細胞生命形式。但是你沒有必要因為已經有合作伙伴就停止尋找新的搭檔。如果你想要向你未涉足過的領域拓展業(yè)務來獲利，同時有一個公司很擅長這方面，那么進行業(yè)務拓展的一個方式就是收購這個公司并將它整合到自己的公司里。所有植物和藻類的祖先正是這么做的。一個早期真核細胞吞食了一個藍細菌（cyanobacterium），通過藍細菌的能力，利用陽光中的能量將二氧化碳轉化成糖類。直到今天，這份工作仍然由第二種房客——植物和藻類的葉綠體（chloroplast）完成。
原核生物萬歲
一些生物學家認為，將真細菌和古細菌合并在一起組成為一個類別，統(tǒng)稱為原核生物，是一種禁忌。他們認為，不僅因為這兩個類別是八竿子打不著的遠親，而且將它們混合在一起就好像將你的兄弟和堂兄弟歸為親戚，卻沒你什么事兒，這不合常理。烏斯和?？怂沟纳畼浔砻?，古細菌與真核生物之間的親緣關系（它們是“兄弟”）比古細菌與真細菌之間的親緣關系更近，那么將古細菌與相距更遠的真細菌（古細菌的“堂兄弟”）放一起是毫無道理的。
這種觀點忽略了一個重要的方面：生命世界最大的分化將融合了的細胞（即真核生物，也包括你）從非融合的細胞（即原核生物）中分裂出來。換一種說法就是：原核生物是普通的生命形式，它恰好分為兩支，即古細菌和真細菌，這兩支后來奇跡般地融合了，這種融合即為真核生物。
要想恰好發(fā)生這一切，并演化形成多姿多彩的生命形式，如動物、植物和真菌，你需要一點不同尋常之處。你需要一種特殊的合作，一種與古老對手之間的合作。原始細菌和真細菌之間這種親密關系的發(fā)展對真核生物的演化起著決定性作用。這就是我們成功的秘訣。
第十章 注定贏不過不勞而獲者
人類基因社會最古老最早合作的基因中有一些要追溯到我們的真細菌始祖，其余的這些基因則要追溯到古細菌。每個基因都必須為構建或者運行人體這個生存機器做貢獻，體現其存在價值。這至少是本書目前為止所講述的所有內容的前提。但是為集體做貢獻并不是基因生存的唯一策略。
如果我們找出每個對集體有用的基因，包括管理所有基因的開關，計算一下這些基因所對應的DNA字母數目，就會發(fā)現這一數目加起來不到基因組的三分之一。人體DNA里有一大部分基因并不參與維持基因社會。那些對集體有用的基因里不僅包括本書一直討論的重點——20000個蛋白質編碼基因，還包括人們認為對人類適合度有貢獻的其他基因區(qū)域。如果剩下的基因對人體健康和成功繁衍沒有作用的話，那么這占據人類基因組絕大多數的40億字母是做什么的呢？它們?yōu)楹未嬖谀兀?br>
要回答這個問題，我們要先看看這些占基因組絕大部分的序列。你基因組里不下15%的基因對應一個特殊的字母序列，并復制出了50萬份拷貝。要想全面地看待這一現象，先想象一下你去紐約公共圖書館，發(fā)現120萬本藏書中，有18萬其實是一樣的。多浪費書架??！你基因組里那50萬個拷貝并不完全一樣，有些有99%的字母是一樣的，有些差距稍大。
前面在討論DNA字母序列的相似性的時候，我們將之看作是擁有共同祖先的信號，一個人頭發(fā)的顏色和鼻子的形狀可能表明他的血統(tǒng)。這里也一樣：這50萬份拷貝如此相似，只能說明它們源自同一個祖先。所有這些元件都能追根溯源到一個模板序列，這個模板早在幾百萬年以前在我們某個靈長類祖先的基因社會里就已經存在了。
因此，你基因組里面的這些拷貝組成了一個大家族，然后分化成小家庭，每一個拷貝都是由之前的拷貝倍增而來。這和我們前面討論過的基因重復一樣，盡管其倍增的具體機制略有不同。每個拷貝的變異都來自基因突變的累積：每個拷貝可能會有一些細微的改變，然后又遺傳到后來的新拷貝里。
底線
這些序列被稱為LINE1（long interspersed element type 1，長散在核元件1）。它們是基因，但是是特殊的基因。每個完整的LINE1都有6000個字母那么長。也有許多縮短的副本，它們只保存了末端。LINE1的字母序列并不是隨機的：一個完整的LINE1序列控制著三種簡單的功能，這三種功能組合在一起能實施一個有效的程序，包括管理RNA-DNA轉換器和切斷DNA。
盡管LINE1對基因社會的成功并沒有任何貢獻，但是它們也有自己的功能——一種保證自己生存的功能。如果一個基因社會只有一個LINE1，一旦這個LINE1由于基因突變而失活，那么它命不久矣。
但是如果一個基因社會里有很多活躍的LINE1拷貝，那它們就不可能會被偶然的突變清除出局。哪怕基因突變使一個LINE1衰弱了，新的LINE1通過復制/粘貼機制又誕生了。只要LINE1倍增的速度快于清除的速度，LINE1家族就不會衰亡。根據人類基因組現有的50萬個LINE1拷貝來看，LINE1的倍增速度的確非?？臁?br>
為什么基因社會會容忍這么猖獗的復制呢？LINE1不勞而獲，給基因社會增加了負擔。LINE1不只轉移了讀取DNA和生產蛋白質的細胞機器的注意力，使其轉而滿足LINE1自私的目的，還占據了每次細胞分裂都要維持和復制的基因組空間。不過對于現代人及其祖先來說，這一負擔顯然并沒有大到讓整個基因社會崩潰的程度，所以LINE1代代相傳。如果這個負擔過大，那么攜帶大量LINE1的個體的后代就會更少，LINE1的數量也就會減少。
所有基因都對它們構建的生物個體毫不留戀，全部遺傳到下一代。但是普通基因對于它們之間的合作卻相當依賴。我們看到，基因能夠構建一整個生物體并憑此遺傳到下一代的唯一方式就是相互合作，沒有一個基因能獨自完成這個任務。
資本主義社會運行方式和這個類似：在公平的規(guī)則內，可以自私，通過這種方式，每個個體都為整體利益最大化做出了貢獻。通過為集體做貢獻，普通基因能確保它在基因社會里的生存地位，因為一旦失去它，整個基因社會都會遭受損失。
盡管所有基因可能都有一個自私的動機，即讓自己成功遺傳到下一代，但是LINE1是一個特例：它們純粹就是來不勞而獲的。它們的謀生之道不是讓自己成為有用之才，而是讓自己在基因組里的擴增速度大于被除去的速度。由于這種策略行之有效，它們沒有必要以其他的方式為自己的存在找理由。只要它們堅持不懈，它們不必為所在的個體做貢獻。
記得嗎，你的基因組里只有30%的基因是有用的基因。剩下的70%里，LINE1占了不到1/4。那剩下的基因組是怎么回事？其中一部分其實是被另一個不勞而獲的家族——Alu家族占據了。你的基因組里有整整100萬份該家族基因的拷貝。每個Alu大約有100～400個DNA字母那么長。它們的數量比LINE1多，但是長度比LINE1短。
Alu并不是獨一無二的揩油大師。如果一個基因社會成員發(fā)現了這個系統(tǒng)的空子，別的成員怎么可能不學呢？和Alu搭LINE1的順風車一樣，另一個名為MIR的不勞而獲家族利用另一個LINE家族（LINE2）來制造拷貝。所有SINE和LINE家族加在一起占了人類基因組的整整1/3，是基因組里有用基因的數目大1萬倍?；蚪M里不勞而獲的基因還不止于此。還有其他不勞而獲的家族，每個都是通過搭順風車的方式利用基因社會并遺傳到下一代，但是卻不為這個社會做貢獻。
盡管我們基因組2/3的地盤被不勞而獲者占領，但是和其他物種比起來，我們還算幸運的。一個普通洋蔥的基因組里滿滿地擠著近300億個字母，是我們基因組字母的5倍；有些變形蟲的基因組是人類基因組大小的百倍。這些為數眾多的DNA字母里，大部分是不勞而獲的基因，就像人類基因組里的LINE和SINE一樣?；蚪M能夠容忍的不勞而獲者數量取決于該生物的生活方式。
那我們和洋蔥還有變形蟲之間的共同點是什么呢？我們基因組里不斷積累起來的這些垃圾其實只表明，在演化史上，我們大多數時候都是生活在聚居的小群體中的。在小群體里，自然選擇的效率稍有下降，概率的作用更大。因此，在基因社會中，給攜帶者小小地增加了一些負擔的自私成員其存活的概率更高。從某種程度上講，我們基因組的大小反映了一個事實，即直到幾千年以前，人類一直是以小群體聚居的形式生活的。
LINE1 DNA斷裂器對你染色體的切割多少是有些隨機成分的，但是LINE1和Alu的重復拷貝并不是平均分布在你的整個基因組里的。例如，我們在第七章討論過，基因組里有一片區(qū)域包含一個大的同源異形基因簇，它們負責在胚胎發(fā)育階段建立形體構型。這個區(qū)域就完全沒有不勞而獲的基因。
難道不勞而獲者知道打擾這里的基因就會摧毀它們賴以生存的生物體，因此有意對這片區(qū)域敬而遠之嗎？這是不可能的。不勞而獲者是不折不扣的騙子，它們不會放過任何區(qū)域，就像隨機突變改變字母時不會有任何偏向性一樣。但是在其他突變中，負選擇發(fā)揮了作用。
一個不勞而獲的基因會嘗試幾百萬次試圖將它的拷貝插入到一個同源異形基因里，只要有一次成功，就會導致基因組無法構建一個功能正常的生物體。在同源異形基因簇中插入基因會是給整個基因組帶來災難，指望著搭順風車的新不勞而獲基因拷貝一樣無法逃脫這場災難。
圣馬可的拱肩
但是不勞而獲的基因對基因社會而言真的沒有任何好處嗎？難道LINE1和Alu臭名昭著的出身讓它們連偶爾起點作用都不可以嗎？由于自然選擇會把握住對適合度有益的變異，因此你基因組里數不勝數的不勞而獲者似乎不大可能一點作用都沒有。
的確，我們在越來越多的單個不勞而獲基因中發(fā)現了它們的有用之處。它們有些能通過將自身插入基因組使得基因擴展，從而促進了基因的演化。在另一些情況下，一些不勞而獲者元件插入到了基因的調控區(qū)域，從而改變了該基因的管理者用于開啟和關閉該基因的分子開關，于是，該基因被讀取的時間可能會因此發(fā)生改變。在極個別情況下，這種不勞而獲的元件會使該基因對其攜帶者的適合度貢獻作用更大，這種特殊的不勞而獲者本身也會成為基因社會的有用成員。還有時候，一個不勞而獲的元件插入了基因組，其“請讀我”信號可能會幫助一個新基因吸引聚合酶機器，如此一來，這個不勞而獲的元件也會變成有用成員。
由于大多數不勞而獲者不會給有機體帶來任何益處，因此它們一直存在的最好的解釋就是：不是因為它們認真履行自己的職責，而是因為它們善于復制自己。就像克雷默一樣，它們都是來蹭吃蹭喝的，哪怕有的時候它們的行為會給機體帶來好處也無法改變這一事實。不勞而獲者不斷整合到基因組里，使基因社會里出現一連串的新變異。由于變異這么多，總會有些時候，有那么一個不勞而獲者帶來的變異是有用的。
許多生物學家仍然迫切地想為不勞而獲的基因找個功能。這與其說是在研究生物學原理，還不如說是在揭示心理學現象。也許我們更愿意相信我們基因社會的演化是高效而有序的，而不是像本章中所描述的那樣雜亂無章，到處是無用的基因。
每一份好的科學報告都會講述一個扣人心弦的故事，在所有關于LINE或SINE家族的報告中，故事線都是這樣的：我們以為所有的LINE（或者SINE）都是白吃白喝的無用元件，但結果我們發(fā)現有些拷貝有助于提高機體的性能。這顯然是一個引人入勝的故事，但是如果暗示所有白吃白喝的基因都是有用的，那便是誤導了。
有一個先入之見認為，生物的一切都有某種適應性優(yōu)勢。史蒂芬·J.古爾德試圖揭穿這一成見。他認為一個結構可能保有對自身而言毫無用處的特點，或者說，這些特點反映了某種特定的限制條件。
古爾德用了一個建筑圖案——拱肩來闡釋這個觀點。拱肩是兩個拱形之間或者一個拱形與一個長方形之間的三角形部分。許多教堂，比如威尼斯的圣馬可教堂，通常會用大量裝飾圖案蓋住這些拱肩。當然，為這些裝飾騰出空間并不是這些拱肩的初衷——它只是結構限制的結果，后來擴展適應發(fā)展出了裝飾功能。同樣，我們基因社會的不勞而獲者也是自然選擇在基因組中留下的一個現象。其中有一些可能擴展適應出新功能，但那并不能否認它們最初純粹只是不勞而獲者這個事實。
生命最古老的敵人
SINE和LINE讓我們瞥見了無處不在的不勞而獲者是如何生存的。不勞而獲者利用基因社會的方法可能會讓你想起來我們在第二章討論的病毒。病毒是不勞而獲界的鼻祖，它在我們熟悉的細胞生命之外創(chuàng)造了一個巨大且出奇復雜的陰影世界。事實上，病毒世界極為龐大。倘若將地球上所有的基因組加在一起，病毒基因組要占據其中的絕大多數。盡管病毒基因組很小，但是數量是所有其他基因組總和的9倍。
雖然細胞生命的形式多姿多彩、數不勝數，但是病毒的種類比細胞生命還要令人目不暇接。關于這方面有個有趣的例子，那就是病毒基因組中多種多樣的數據儲存系統(tǒng)。所有的細胞生命都是以雙鏈DNA螺旋的形式來儲存基因組信息的。原則上來講，同樣的信息也可以單鏈DNA、單鏈RNA或者雙鏈RNA的形式來儲存，但是動物、植物、真菌和細菌都選擇了使用雙鏈DNA。所有的細胞生命形式都只是將RNA用作臨時用途，或是當成信使，或是行使細胞內的某種特定功能。但是在病毒世界卻不是這樣的，病毒啟用了所有可能的基因儲存系統(tǒng)。有些病毒使用雙鏈DNA，有些使用非配對的單鏈DNA，還有一些使用雙鏈或者單鏈RNA。如果再算上從單鏈DNA或者RNA上讀取基因信息的不同方法，那么病毒一共有7種完全不同的基因儲存系統(tǒng)。
病毒有幾百萬種不同的形狀和大小，如此豐富的多樣性在細胞生命中是前所未見的。最驚人的是，這么多病毒竟然連一個共同基因都沒有。這和細胞生命又形成了鮮明的對比。大約有50個基因是所有細胞所共有的，這些基因編碼了打開DNA的機器、解讀DNA的聚合酶、生產蛋白質的核糖體，這些都是所有細胞生命形式的基因社會都擁有的成員。
為什么在病毒里不是這樣的呢？比如為什么沒有一種為病毒的蛋白質外殼編碼的通用病毒基因呢？不僅不同的病毒制作外殼的方式不一樣，有些病毒甚至根本不需要編碼外殼的基因。這些病毒占不勞而獲者的便宜，它們不僅是人類細胞的寄生蟲，還是它們病毒近親的寄生蟲。它們和近親病毒一起入侵細胞，騙取其近親生產外殼蛋白質的指示來生產自己的外殼，就像Alu占LINE1的便宜一樣。每種病毒的基因之所以各不相同，可能是因為它們不勞而獲的天性——原則上來講，它們可以利用受害者的基因來完成每個核心功能，自己也就不需要擁有行使核心功能的通用基因了。
據我們所知，所有的細胞生命都源自同一先祖基因社會。一個有力的佐證就是有大約50個基因是所有的細胞生命形式所共有的。那病毒是怎么回事呢？它們是否也源自同一病毒祖先呢？而且，是先有病毒還是先有細胞呢？由于病毒依靠我們的蛋白質生存，我們很難想象一個只有病毒的世界。但是有證據表明，也不是先有細胞。其實很有可能，在生命的初始，細胞和病毒有著共同的起源，而兩者間史詩般的戰(zhàn)役從那時起就開始了。
入門生物學
我們如今所知的生命是復雜的，但是最初的生命一定是非常簡單的，否則它當初不可能出現。在今天的細胞里，DNA和RNA儲存信息，同時蛋白質負責細胞內部大多數的分子功能。這些分子中，哪種是最先演化出來的呢？是使信息能夠傳給下一代的DNA，還是加工這些信息的蛋白質？這是否是一個經典的雞與蛋的問題呢？我們并不知道確切的答案。
關于這些問題，有很多彼此矛盾的學說，目前仍是眾說紛紜，莫衷一是。由于我們現在是在討論40億年前某個未知的地方發(fā)生的事，我們可能永遠都無法百分之百確定。不過，為了了解生命是如何演化的，我們來看看我們目前能夠得出的最佳推測。
由于RNA字母A和U（后者對應DNA里面的T）以及字母G和C傾向于結合在一起，RNA字母的序列能夠對自身進行折疊。通過這些折疊，一個RNA分子呈現出一個由字母序列編碼的三維形狀，就像組成蛋白質的氨基酸鏈能夠自發(fā)折疊成其蛋白質結構一樣。根據折疊后RNA的具體形狀，其產生的分子可以變成一個小型分子機器，就像促進特定化學反應的酶一樣。所以說，今天蛋白質的很多功能原則上來講是可以由RNA分子完成的。核糖體是如今的生物里的蛋白質生產機器，它的一大部分也是由RNA組成的。
因此，RNA能同時既編碼可遺傳信息，又充當分子機器。這種雙重身份使一條RNA有可能（至少從理論上講有可能）既攜帶可遺傳信息同時也催化自身的復制。所以，最初編碼基因信息的分子和執(zhí)行功能的分子之間也許并沒有明顯的區(qū)別。在DNA、蛋白質和細胞壁出現之前，一個“生命”世界可能完全由RNA構成。
這些RNA復制因子可能是在哪兒演化的呢？生命是需要能量來源的，所有能用以維持生命的能量最終只來自兩處：太陽光線（可通過植物、藻類和一些細菌的光合作用被利用）或者是地熱過程產生的化學能。光合作用需要一個復雜而特化的機器，所以不可能成為早期生命的支撐。不過，在大洋底部，海底熱泉噴發(fā)出高溫且蘊含豐富化學物質的液體，這些液體與冰冷的海水混合，這個過程中發(fā)生的化學反應和當今生命形式中心代謝過程的某些重要部分很相像。
細胞的能量生產需要一層兩邊質子濃度不同的薄膜，這就是為什么動植物需要線粒體來支撐它們豐富多彩的生命形式（參見第九章）。但是在由深海熱泉自然形成的質子濃度差也有同樣的功效。因此，生命似乎很有可能始于海底熱泉周圍巖石上的孔洞里。我們可以想象第一批RNA分子自發(fā)地聚在一起，在這個化學成分豐富的環(huán)境里形成了早期的原始基因社會。只要有足夠長的時間，就可能會出現第一個RNA復制因子。它一旦出現，就會不斷進行自我復制。
在這種最早期的基因社會里，不勞而獲者肯定極為猖獗。第一批能對它們自己進行復制的RNA分子很可能無法分辨自己的同類和其他RNA序列。因此，它們不僅對同類進行了復制，還復制了它們遇到的別的RNA。
不勞而獲的RNA隨著復制因子的增加而不斷擴增，這給復制因子造成了很大的壓力。這些不勞而獲者成了第一批類病毒，也就是后來的病毒的先驅。為了甩掉多余的負擔，復制因子就得讓那些不勞而獲者離自己遠點。
有一個復制因子設法用生物膜將自己圍了起來，這樣既能讓食物進來，又能隔離不勞而獲者。和它那些仍被不勞而獲者困擾的同伴相比，它獲得了很大的優(yōu)勢。這樣發(fā)明出來的細胞膜有一個有趣的副作用：它使其攜帶者能夠在保持自身完整性的情況下離開巖石孔洞。細胞膜形成了一個容器，使里面的基因社會可以走出巖洞，到周邊的海洋甚至更遠的地方去闖蕩。剩下的就是大自然的演化史了。
結語
本書也是一本長篇的論爭，展現了將一個物種的基因構成視作一個基因社會這一觀點的強大解釋力。正如道金斯的“自私的基因”理論，我們也將基因視為自然選擇的影響對象。然而，我們將重點轉移到了基因間的關系上，即基因在運轉它們的生存機器——即我們人類時，彼此間的合作和競爭。
當我們的基因編碼人體機能，比如減數分裂或人體防御系統(tǒng)時，基因之間會形成聯(lián)盟。基因構成了一張錯綜復雜的關系網，每個基因在其中均可支持多項人體機能。盡管基因社會的演化常常不過是來自無處不在的隨機性，但基因社會不會停滯不前。
當基因社會中的某部分與其主體分離開足夠長的時間后，這種不斷的變化會使分離出的部分形成新的基因社會——即新物種的分化。但在極少數情況下，基因社會也會融合，于是其復雜程度再創(chuàng)新高。當新成員通過復制加入基因社會或者從其他基因社會遷入時，變化也會隨之產生?；蚩梢岳枚喾N有效的相互作用手段得以繼續(xù)存活，其中對基因增殖最有利的手段就是不勞而獲。在整本書中，我們重點解釋了基因社會中的相互作用是如何影響單個基因的成功生存的，即從“經濟的”角度來看待基因社會。但與此同時，我們也強調了歷史視角下的基因社會?，F存的生物是經歷了長久的演化而來的?；蛘撸鐝奈锢韺W改行的生物學家馬克斯·德爾布呂克（Max Delbrück）所說：“任一細胞所代表的事物并非僅僅是物質性的，而是歷史性的……每個存活的細胞所承載的是其祖先十億年來摸索得出的經驗?！?/p>
