挂满生命的巨树
        如今，美国亚利桑那大学的生物学家正在忙碌地绘制一张巨大的图画，他们要把地球上大约50万种植物彼此之间的演化关系表示在一张图上。当几年之后这张图完成的时候，我们也许会看到一棵巨大的“进化树”，上面的枝条上挂满了各种植物的名称，我们可以一目了然地观察到它们之间的演化关系。

　　这就是现在生物学界非常流行的一项工作，由于基因技术的发展，人们已经可以对各种生物的DNA进行测序，并比较不同生物的DNA的相似度，于是确定生物之间的亲缘关系是近还是远。然后，生物学家就会尝试着把大量生物的关系用一张图表示出来，这就是进化树。生物学家不仅在绘制大量植物的进化树，他们还在绘制动物、真菌和细菌的进化树，并希望在将来把地球上所有的生物一网打尽，用一张巨大的图表示出来，那将是一棵巨大的生命进化树。

　　进化树从达尔文时代走来

　　实际上，绘制进化树的工作还要从达尔文时代算起。达尔文28岁那年，刚刚完成了5年的环球科学考察，他的进化理论开始萌芽，旅行中的所见所闻启发了他，让他意识到，用进化的观点可以解释物种之间的相似和不同，一个古代物种的后代可以分别进化成不同的形态，分化成不同的谱系，就像从一棵大树的单一树干上伸展出各个枝条一样。后来，他写出了《物种起源》，并在这本书中绘制了一棵很简单的进化树，这也是该书中唯一的一张配图。

　　但其实，达尔文对进化树的思考并不只是那一棵进化树。最近，美国自然史博物馆的专家发现了达尔文后来还绘制了10棵其他样式的进化树，说明他长期关注进化树问题，并用进化树来思考其他生物学问题。当思考人类如何进化时，达尔文还绘制了代表我们和猿猴们的共同祖先的一根枝条，表达了自己对人类起源的看法。

　　达尔文之后的学者们试图完善他创立的进化树，例如在1879年，德国生物学家恩斯特•海克尔公布了一棵进化树，带有树皮和树叶，展示了地球上的主要门类生物从单细胞生物到人和动物的进化过程。但早期研究进化树时，主要依据生物的形态和结构的相似程度来绘制，由于不同生物在相同环境中会出现形态上的趋同演化，因此干扰了学者们建立正确的进化树。

　　在20世纪后半叶，由于DNA双螺旋结构的发现，进化树的科学取得了长足的发展，生物学家不仅可以比较不同物种的骨骼或颜色，还可以比较它们的蛋白质和基因，而比较蛋白质和基因对绘制进化树更有帮助。

　　一开始，生物学家只能绘制一棵小的进化树，最多只有十几条分枝。如果事实证明一批物种之间的关系和过去认为的不一样，他们就得退回去重新绘制。如果一位生物学家要向一棵进化树上添加新的物种，树的形态就会变化很大，其可能出现的树的形态多得超乎想像。比如对于一棵包含了25个物种的进化树，从数学上看，物种彼此之间排列组合后，可能出现的进化树形态数量甚至超过了已知宇宙中所有恒星数目。而对于包含了80个物种的进化树，可能存在的进化树形态数量甚至超出了已知宇宙中所有原子的数目！但实际上，自然界中只有一种进化树形态是真实出现的，最符合生物演化实际情况。
　
　　进化树有什么用？

　　虽然绘制进化树的工作非常艰苦，但在计算机专家的帮助下，生物学家绘制出的进化树越来越庞大了，而且，他们得到的不仅是生物演化的直观图画，还可以从中解决许多生物学的难解之谜。

　　例如几十年来，生物学界一直在争论，在恐龙于6500万年前绝灭的时候，现生哺乳动物的主要类群当时已经都演化出来了，还是在恐龙绝灭之后它们才兴起的？2007年，一位德国生物学家建立了拥有4500种哺乳动物的庞大进化树，换句话说，这棵树包含了几乎所有已知哺乳动物物种。这棵进化树让研究者们可以估计哺乳动物演化出新的谱系的速度。生物学家通过进化树估计，哺乳动物在恐龙绝灭之前的数百万年就开始分化出各个类群。

　　短短的两年后，那棵哺乳动物超级进化树就显得微不足道了，美国的一位生物学家建立了一棵包含13500个植物物种的进化树。过去植物学家一直认为，蕨类植物是一种活化石，它们在几亿年的地球历史中几乎没有什么变化。但是根据进化树分析，蕨类植物的演化速度其实非常快，甚至比后来出现的一些植物物种比如松柏类植物和显花植物的演化速度还要快，它们并不是活化石。

　　进化树还可以帮助那些在野外考察的生物学家。整个进化树数据资料可以存放在笔记本电脑中带到野外，当生物学家碰到不熟悉的生物时，他们可以采集标本，把标本的信息输入到电脑中，同进化树资料库中的数据进行对比，快速地鉴定出这种生物的门类。即使这种生物是一个新的物种，生物学家也能迅速地知道它在进化树中的位置。如果这位生物学家把新物种数据放在进化树上，进化树就又一次“长大”了，其他生物学家可以很快知道这个信息，并展开新的研究。

　　盘根错节，似树非树

　　世界各地的生物学家都加入到了进化树的绘制工作中，当进化树不断长大时，生物学家却发现，进化树的形态和真实的树的形状并不一样，也和达尔文最开始的设想不一样。

　　比如，生物学家发现，不同的植物物种有时会杂交，产生的新植物不会再与它们的父本物种杂交，换句话说，新植物变成了新的物种。在进化树上，这个过程就像是两根枝条粘合到了一起，产生了一根新的枝条。这种物种“二合一”的现象并不罕见，它颠覆了生物学家进化应该是“一分为二”的传统思维。

　　对于病毒和细菌的研究更让人震撼。病毒有时会感染新的宿主物种，在这一过程中，它们把之前宿主的基因转移给现在的宿主；一些细菌能够囫囵吞枣一般吞进其他物种的DNA，或微小的基因片段，然后把它们传递给另外的物种。在进化树上，前后两个宿主物种可能相距很远，还没等到它们逐渐演化、逐渐靠近，彼此的基因就在病毒的协助下发生了跳跃式的交流，从一根枝条直接跳到了另一根枝条。而且生物学家发现，许多基因本身也在进化之中，但它们可不是从自己的父母那里继承了遗传信息，一些所谓的跳跃基因可以很频繁地从一个物种转移到另一个物种上，就好比一根枝条从旁边邻居家“偷”来基因一样。生物学家曾经估算过微生物体内的基因的来源情况，发现现在的微生物体内的基因中，有80％不是自己进化出来的，而是在过去从其他物种那里一点点地转移过来的。

　　因此，当绘制进化树的庞大工程完成时，我们看到的图画也许更像是一个盘根错节的大网，而不是枝条有序伸展的大树。不论是大网也好，大树也罢，其实绘制工程并没有重点，只要自然界的生物依然在进化，生物学家就会不断在进化树上这里添上一根枝条，那里添上一根连线。生命之树万古长青，而科学伴随着它一起成长……