基因变异与生命大爆发

在地球诞生以来的40亿年时间里，地球上的生命，包括植物和动物，几乎没留下任何实质性的痕迹。然而，在此后不超过500万至1000万年的这段短短的时间里，却产生了生命的大爆发，这一时期出现的生命的形状同今天的生物已很相近，从星形对称的海星到左右对称的甲壳纲动物，甚至出现了具备脊椎雏形的动物。在地质时代的寒武纪中还是浅海床部分的伯吉斯页岩，就保留有这些早期生物的“图像”，比如一条90厘米长的虾形动物正用它的圆形颚抓住一条全力长满棘状突起的虫子，还有一个像没有了腿的龙虾的动物，一条长鼻拖到脚爪。

这种突如其来的生物种类大爆发给生物学出了一个难题：生物是如何进化出来的？对于一些生物学家来说，小规模的累积的基因变异结果似乎不足以解释如此激烈而快速的生物变化。达尔文在他的理论中也提到了这一问题棗虽然无论是伯吉斯页岩还是基因要到下一个世纪才被发现棗当时达尔文的同时代人都在力图解决另一个使人困惑的问题。他们认为这也与进化有关，即一个单一的受精卵是如何变成多细胞的具备特定器官的复杂的动物的？

新物种如何进化及一个受精卵如何发育成生物，看来互不相关，但两者都表明存在某些神秘的遗传作用。近一个世纪以来，遗传学家一直在将果蝇杂交，并将其后代继续杂交，制造出数千种不同果蝇种类，其中有一些明显怪异的品种。有一个品种是没有眼睛的，另外有头上长脚的。这说明单个基因中某些微小的变异能导致很大变化。

14年前，研究人员在寻找诱发畸形的原因时，发现有些基因并不像大多好基因一样在直接指导某个具体细胞的生长，而是在控制其他基因的行为，这些基因就是所谓的调节素。调节素能在合适的时间里在胚胎中发挥作用，负责安排长出头、尾、翼、腿、眼或触角。当导致“无眼”的基因出现在头中并起作用时，这一果蝇就“天生”无眼。

这些起着关键作用的基因在形成伯吉斯页岩的5．35亿年前就已经存在了。现在，留下的无法回答的问题是调节素本身是如何进化及如何“知道”何时该在胚胎中打开基因的。今人不解的还有各种基因是如何相互控制的。科学家猜测调节素之间的网络一旦织成，就很难有所改变了。因而在寒武纪生命大爆发以后，无论生命出现多么奇异的变化，充其量也只是进化过程中的小打小闹罢了。