5.55 亿年前的海洋生物基因仍存在人体中，对此你有哪些看法？
这绝对是一个引人入胜且令人难以置信的事实，也足以让我们重新审视人类自身以及生命的演化史。当我说“5.55 亿年前的海洋生物基因仍存在人体中”时，这并非是一种比喻，而是科学研究深入揭示的生命演化链条上的一个重要连接点。
要理解这一点，我们得先拉回到那个极其遥远的时代。大约在5.55亿年前，地球上的生命形态正处于一个爆炸性的发展阶段，被称为“寒武纪生命大爆发”。在这之前，地球上的生命形式相对简单，多是单细胞生物或者一些简单的多细胞生命。而寒武纪的到来，标志着地球上出现了大量结构复杂、形态各异的生物，包括了我们今天所熟知的许多动物门类的早期祖先。
你可能会想，那时的海洋生物跟我们有什么关系？关系太大了！我们人类，以及几乎所有现存的动物，都属于动物界（Animalia）。而在动物界内部，存在着一个非常古老且重要的分支——后口动物总门（Deuterostomia）。我们人类、脊椎动物（包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类）以及一些无脊椎动物（如棘皮动物——海星、海胆等）都属于后口动物。
那么，这个5.55亿年前的海洋生物基因是如何“活”在今天的我们身上的呢？这就要说到 基因的传承和同源性。
基因的传承：生命的密码本代代相传
生命最基本的单位是细胞，细胞中储存着生命的蓝图——DNA，而DNA又被编码成基因。当生物繁衍后代时，亲代的DNA会复制并传递给子代。这个过程就像是抄写一本古老的书籍，每一次抄写都力求准确，但随着时间的推移，即使是最精细的复制也可能发生微小的变异。然而，核心的信息，那些决定生命基本构造和功能的“关键章节”，却会顽强地保留下来。
我们人类的基因，其实是经过了数十亿年漫长演化历程的累积和修改。我们并不是凭空出现的，而是从更古老的生命形式一步一步演变而来的。就像一棵参天大树，它的根系深深扎入泥土，而这些根系可以追溯到最早的种子。
基因的同源性：演化的证据
“同源性”是演化生物学中的一个核心概念。它指的是不同物种的生物在解剖结构、胚胎发育、基因序列等方面存在相似性，而这种相似性不是偶然的，而是源于它们拥有共同的祖先。
在5.55亿年前，可能存在一些我们今天可能无法直接辨认形态的海洋生物，它们携带的基因，对它们来说至关重要，比如控制细胞生长、分裂、代谢，或者形成身体的基本框架等。这些基因，随着时间的推移，经历了无数次的复制、变异、选择，并且被不断地整合到后代的基因组中。
当后来演化出更复杂的生命形式时，这些基础性的基因并没有被完全淘汰，因为它们仍然是维持生命活动所必需的。它们可能在功能上发生了一些精细的调整和优化，或者与其他基因协同作用，但其核心的DNA序列和编码的功能，依然保留了下来。
具体到人体，哪些基因可能源自那时的海洋生物？
这并非指我们身上还保留着某个特定“5.55亿年前海洋生物”的完整基因组，而是指我们基因组中，有许多 基础性的、保守的基因，它们的“原型”或“祖先版本”可以追溯到那个遥远的时代。
举几个例子来帮助理解：
Hox 基因（同源异形基因）： 这是一类非常古老的基因，它们在控制生物体的“身体规划”（body plan）中起着关键作用，例如决定了身体的哪些部分会发育成头部、胸部、腹部等，以及这些部分的顺序。你有没有想过，为什么我们有头、有脖子、有躯干、有四肢，而不是别的什么奇怪的组合？Hox 基因就是“答案”的一部分。早在早期多细胞动物（包括我们所说的5.55亿年前的许多海洋生物）出现时，Hox 基因就已经存在了，它们是构建身体基本骨架的关键指令。我们人类的基因组中仍然存在着Hox基因家族，它们在胚胎发育过程中精确地指导着身体各个部分的形成。
细胞骨架蛋白基因： 细胞需要一个内部的“脚手架”来维持形状、支撑细胞器、参与细胞运动等。这些组成细胞骨架的蛋白，它们的基因也同样非常古老。早期的海洋生物，为了维持基本的细胞结构和功能，也需要类似的细胞骨架系统。我们今天细胞中的肌动蛋白、微管蛋白等核心成分，它们的基因也能够追溯到非常古老的共同祖先。
信号通路相关的基因： 生物体内的细胞需要相互交流和协调，这依赖于复杂的信号通路。许多基本的信号分子和它们对应的受体基因，在演化早期就已经出现了，它们是细胞间沟通和响应环境变化的基础。比如一些与细胞膜功能、离子通道相关的基因，它们可能是为了适应早期海洋环境的渗透压和化学信号而演化出来的，如今在我们的细胞中依然发挥着重要作用。
DNA复制和修复的基因： 确保遗传信息准确传递和修复损伤的机制，是所有生命形式都必须具备的。这些负责生命“基本维护”的基因，其核心功能在几十亿年的演化中也相对稳定，它们的许多“版本”都可以追溯到非常古老的生命起源。
为什么强调是“海洋生物”？
因为地球上最早的多细胞生命，绝大多数起源于海洋。那个时代的海洋是生命演化的温床，几乎所有的主要生物门类都在那里孕育和发展。因此，我们基因组中的很多古老基因，它们的早期形式就存在于那些生活在古老海洋中的生物体内。
我的看法：
1. 深邃的生命连接： 这个事实让我更加敬畏生命的连续性和演化力量。我们不仅仅是生活在陆地上的现代人类，更是承载着数十亿年生命史的活体博物馆。我们与那些早已消失在历史长河中的微小海洋生物之间，存在着一种极其深刻的基因上的连接。这种连接是如此古老，以至于我们很难想象。
2. 对“自我”的重新认识： 它挑战了我们对于“我”是什么的简单认知。我们不仅仅是父母的后代，也是地球上所有生命形式，包括那时的海洋生物的“遥远亲戚”。这种视角能带来一种更广阔、更宏大的自我认知，让我们意识到自己是生命大网中一个微小却又不可或缺的部分。
3. 科学的魅力所在： 这也正是科学研究令人着迷的地方。通过对比不同物种的基因组，科学家们能够像侦探一样，一点点拼凑出生命的演化轨迹。5.55亿年前的基因能够“活”在我们体内，这不仅仅是一个数字或一个事实，更是无数科学探索和智慧结晶的体现。
4. 潜在的研究价值： 了解这些古老基因在现代人体内的功能和调控，或许能为我们理解一些复杂的疾病，甚至开发新的治疗方法提供线索。例如，如果某个古老基因在现代人体内出现功能失调，可能与某些发育异常或疾病有关。
5. 对未来的启示： 既然我们的基因中承载着如此久远的演化信息，那么我们在未来，也将在基因层面留下属于我们这个时代的印记。这促使我们思考，在面对环境变化、生物技术进步等因素时，我们的基因将如何演变，又会传递给怎样的后代。
总而言之，5.55亿年前的海洋生物基因仍然存在于人体中，这是一个令人震撼的科学事实，它深刻地揭示了生命演化的连续性、我们与所有生命共有的深层联系，以及科学探索的无尽魅力。它提醒我们，我们是地球生命史长卷中一个生动的章节，承载着来自遥远过去的无数信息。
要理解这一点，我们得先拉回到那个极其遥远的时代。大约在5.55亿年前，地球上的生命形态正处于一个爆炸性的发展阶段，被称为“寒武纪生命大爆发”。在这之前，地球上的生命形式相对简单，多是单细胞生物或者一些简单的多细胞生命。而寒武纪的到来，标志着地球上出现了大量结构复杂、形态各异的生物，包括了我们今天所熟知的许多动物门类的早期祖先。
你可能会想，那时的海洋生物跟我们有什么关系？关系太大了！我们人类，以及几乎所有现存的动物，都属于动物界（Animalia）。而在动物界内部，存在着一个非常古老且重要的分支——后口动物总门（Deuterostomia）。我们人类、脊椎动物（包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类）以及一些无脊椎动物（如棘皮动物——海星、海胆等）都属于后口动物。
那么，这个5.55亿年前的海洋生物基因是如何“活”在今天的我们身上的呢？这就要说到 基因的传承和同源性。
基因的传承：生命的密码本代代相传
生命最基本的单位是细胞，细胞中储存着生命的蓝图——DNA，而DNA又被编码成基因。当生物繁衍后代时，亲代的DNA会复制并传递给子代。这个过程就像是抄写一本古老的书籍，每一次抄写都力求准确，但随着时间的推移，即使是最精细的复制也可能发生微小的变异。然而，核心的信息，那些决定生命基本构造和功能的“关键章节”，却会顽强地保留下来。
我们人类的基因，其实是经过了数十亿年漫长演化历程的累积和修改。我们并不是凭空出现的，而是从更古老的生命形式一步一步演变而来的。就像一棵参天大树，它的根系深深扎入泥土，而这些根系可以追溯到最早的种子。
基因的同源性：演化的证据
“同源性”是演化生物学中的一个核心概念。它指的是不同物种的生物在解剖结构、胚胎发育、基因序列等方面存在相似性，而这种相似性不是偶然的，而是源于它们拥有共同的祖先。
在5.55亿年前，可能存在一些我们今天可能无法直接辨认形态的海洋生物，它们携带的基因，对它们来说至关重要，比如控制细胞生长、分裂、代谢，或者形成身体的基本框架等。这些基因，随着时间的推移，经历了无数次的复制、变异、选择，并且被不断地整合到后代的基因组中。
当后来演化出更复杂的生命形式时，这些基础性的基因并没有被完全淘汰，因为它们仍然是维持生命活动所必需的。它们可能在功能上发生了一些精细的调整和优化，或者与其他基因协同作用，但其核心的DNA序列和编码的功能，依然保留了下来。
具体到人体，哪些基因可能源自那时的海洋生物？
这并非指我们身上还保留着某个特定“5.55亿年前海洋生物”的完整基因组，而是指我们基因组中，有许多 基础性的、保守的基因，它们的“原型”或“祖先版本”可以追溯到那个遥远的时代。
举几个例子来帮助理解：
Hox 基因（同源异形基因）： 这是一类非常古老的基因，它们在控制生物体的“身体规划”（body plan）中起着关键作用，例如决定了身体的哪些部分会发育成头部、胸部、腹部等，以及这些部分的顺序。你有没有想过，为什么我们有头、有脖子、有躯干、有四肢，而不是别的什么奇怪的组合？Hox 基因就是“答案”的一部分。早在早期多细胞动物（包括我们所说的5.55亿年前的许多海洋生物）出现时，Hox 基因就已经存在了，它们是构建身体基本骨架的关键指令。我们人类的基因组中仍然存在着Hox基因家族，它们在胚胎发育过程中精确地指导着身体各个部分的形成。
细胞骨架蛋白基因： 细胞需要一个内部的“脚手架”来维持形状、支撑细胞器、参与细胞运动等。这些组成细胞骨架的蛋白，它们的基因也同样非常古老。早期的海洋生物，为了维持基本的细胞结构和功能，也需要类似的细胞骨架系统。我们今天细胞中的肌动蛋白、微管蛋白等核心成分，它们的基因也能够追溯到非常古老的共同祖先。
信号通路相关的基因： 生物体内的细胞需要相互交流和协调，这依赖于复杂的信号通路。许多基本的信号分子和它们对应的受体基因，在演化早期就已经出现了，它们是细胞间沟通和响应环境变化的基础。比如一些与细胞膜功能、离子通道相关的基因，它们可能是为了适应早期海洋环境的渗透压和化学信号而演化出来的，如今在我们的细胞中依然发挥着重要作用。
DNA复制和修复的基因： 确保遗传信息准确传递和修复损伤的机制，是所有生命形式都必须具备的。这些负责生命“基本维护”的基因，其核心功能在几十亿年的演化中也相对稳定，它们的许多“版本”都可以追溯到非常古老的生命起源。
为什么强调是“海洋生物”？
因为地球上最早的多细胞生命，绝大多数起源于海洋。那个时代的海洋是生命演化的温床，几乎所有的主要生物门类都在那里孕育和发展。因此，我们基因组中的很多古老基因，它们的早期形式就存在于那些生活在古老海洋中的生物体内。
我的看法：
1. 深邃的生命连接： 这个事实让我更加敬畏生命的连续性和演化力量。我们不仅仅是生活在陆地上的现代人类，更是承载着数十亿年生命史的活体博物馆。我们与那些早已消失在历史长河中的微小海洋生物之间，存在着一种极其深刻的基因上的连接。这种连接是如此古老，以至于我们很难想象。
2. 对“自我”的重新认识： 它挑战了我们对于“我”是什么的简单认知。我们不仅仅是父母的后代，也是地球上所有生命形式，包括那时的海洋生物的“遥远亲戚”。这种视角能带来一种更广阔、更宏大的自我认知，让我们意识到自己是生命大网中一个微小却又不可或缺的部分。
3. 科学的魅力所在： 这也正是科学研究令人着迷的地方。通过对比不同物种的基因组，科学家们能够像侦探一样，一点点拼凑出生命的演化轨迹。5.55亿年前的基因能够“活”在我们体内，这不仅仅是一个数字或一个事实，更是无数科学探索和智慧结晶的体现。
4. 潜在的研究价值： 了解这些古老基因在现代人体内的功能和调控，或许能为我们理解一些复杂的疾病，甚至开发新的治疗方法提供线索。例如，如果某个古老基因在现代人体内出现功能失调，可能与某些发育异常或疾病有关。
5. 对未来的启示： 既然我们的基因中承载着如此久远的演化信息，那么我们在未来，也将在基因层面留下属于我们这个时代的印记。这促使我们思考，在面对环境变化、生物技术进步等因素时，我们的基因将如何演变，又会传递给怎样的后代。
总而言之，5.55亿年前的海洋生物基因仍然存在于人体中，这是一个令人震撼的科学事实，它深刻地揭示了生命演化的连续性、我们与所有生命共有的深层联系，以及科学探索的无尽魅力。它提醒我们，我们是地球生命史长卷中一个生动的章节，承载着来自遥远过去的无数信息。
网友意见
现存细胞生物共用的 ATP 相关的基因可能有 37 亿年到 45 亿年的历史。核糖体的架构、水通道蛋白之类的原型同样可能追溯到 LUCA（现存生物的最后共同祖先）前后。“5.55 亿年前的海洋生物基因仍存在于人体中”跟这些是比不了的，能起的作用充其量是“推测那些生物与现存生物有距今数亿年前的共同祖先”。
题目谈到的是 2021 年 3 月发表的一项将“古生物的外观和推测的行为”跟“现代生物的基因分析”联系起来的研究[1]。研究人员认为一些埃迪卡拉纪海洋生物的化石显示出它们生前左右两侧基本对称、似乎能进行细胞凋亡、似乎有感觉器官和嘴、可以在沉积物中一边前进一边摄食，这些结构和功能关系到同源异形基因、细胞凋亡相关的多个基因与调控序列、感觉器官和嘴·消化道相关的多个基因与调控序列。
现存的大部分动物的同源异形基因的排列方式、产物、作用方式相似，可以作为这些动物有共同起源的证据。远古动物若和现存动物有共同起源，理所当然也有这些基因。消化系统、细胞凋亡之类相关的基因同理。研究人员希望这能支持将埃迪卡拉纪海洋生物放在演化树上离我们不那么遥远的分支上。
不过，这种程度的证据并不能排除“二者先分离再趋同演化”的可能性。例如栉水母的神经和肌肉可能是单独演化出来的。
我建议知乎减少这种延迟了七八个月的“科技新闻”提问。除了我，你很难期待有人来回答。
参考
- ^ Scott D. Evans, Mary L. Droser, Douglas H. Erwin. Developmental processes in Ediacara macrofossils. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2021; 288 (1945): 20203055 DOI: 10.1098/rspb.2020.3055
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