廢物和垃圾不一樣

這跟計算機病毒很類似，不過，在道金斯提出數(shù)字寄生蟲基因版的時候，前者尚未出現(xiàn)。一些轉(zhuǎn)座子，如SINE，似乎是寄生蟲的寄生蟲，因為它們利用更長、更完整的序列來散播自己。從提供變異性的角度來看待它們的功能，這些英勇的嘗試或許有一天能帶來一種全新的突變，但實際上，它們更為直接也更常見的作用是偶爾擾亂基因的解讀。

當(dāng)然，這些自私的DNA序列能茁壯成長，完全是因為基因組有極小部分進(jìn)行著更具建設(shè)性的工作：創(chuàng)造出一具能夠充分生長、學(xué)習(xí)、適應(yīng)物理及社會環(huán)境的軀體，最終茁壯成長，吸引配偶，生育下一代。到了這時候，自私的DNA可以說：“非常感謝，我們可以去占據(jù)你孩子的一半基因序列了。”

除了援引自私的基因理論，目前沒有辦法解釋人類基因組里怎么會有這么大比例的此類轉(zhuǎn)座子，沒有其他理論更符合事實。然而，評論員一貫拒絕、辱罵該理論，還把它“埋葬”在遺傳學(xué)的邊緣地帶。最惹他們生氣的說法是“廢物DNA”。閱讀一篇相關(guān)主題的文章，不碰上幾句對“基因組里部分基因沒有用”概念的大力聲討（并且認(rèn)為這個概念有失體面），簡直不可能。“我們早就感到，對‘廢物DNA’和假基因這兩個名詞（俗語意義）的失禮態(tài)度，”早在1992年，于爾根·布羅修斯（Jürgen Brosius）和斯蒂芬·杰·古爾德就雙雙表態(tài)，“掩蓋了演變的核心概念，也即眼下沒有用的特性，或許是未來變化的補充源頭，有著關(guān)鍵的進(jìn)化重要性”。每當(dāng)我寫到這個主題，我就會淹沒在科學(xué)家義憤填膺的譴責(zé)聲里，說我否定了DNA序列的未知功能。為此，我的回答是：針對誰的功能？身體，還是基因序列？

對“所謂的”廢物DNA從道德上表示不滿，這很常見。人們似乎真的被這種說法冒犯了。他們聽起來非常像是面對演變捍衛(wèi)信仰的人，他們就是不喜歡這個故事自下而上的性質(zhì)。然而，我將證明，自私DNA和廢物DNA都是十分準(zhǔn)確的比喻，而且，廢物和垃圾的意思并不一樣。

有什么可大驚小怪的呢？我之前提到過，20世紀(jì)60年代，分子生物學(xué)家開始知道，細(xì)胞似乎擁有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出制造所有內(nèi)部蛋白質(zhì)所必需的DNA。當(dāng)時，研究人員大大超估了人類基因組里的基因數(shù)量（認(rèn)為有10萬個以上，現(xiàn)在所知大約為2萬個）。可即便根據(jù)這個頗有水分的數(shù)字，基因及其受控序列也僅占細(xì)胞染色體DNA總重量的極小一部分（至少哺乳動物是這樣的）。人體內(nèi)這一比例還不到3%。更糟的是，新出現(xiàn)的證據(jù)表明，我們?nèi)祟愃坪醪⒉粨碛凶钪氐幕蚪M或者最多的DNA。不起眼的原生動物、洋蔥和蠑螈都擁有大得多的基因組。蚱蜢的基因組是人類的3倍；肺魚的基因組則是人類的40多倍。這種神秘現(xiàn)象有個晦澀的名字，叫“c值悖理”，當(dāng)時一些最杰出的科學(xué)家為此大惑不解。其中一人叫大野乾（Susumu Ohno），他創(chuàng)造了“廢物DNA”的提法，認(rèn)為大部分DNA恐怕并不在選擇范圍內(nèi)，也就是說，或許不會受進(jìn)化的持續(xù)打磨，以適應(yīng)身體的功能。

他沒有說那是垃圾。一如西德尼·布倫納（Sydney Brenner）后來的直白解釋，各地的人們都懂得區(qū)別兩種破爛：一種叫“垃圾”，它沒有用處，必須加以處置以免腐爛發(fā)臭；另一種叫“廢物”，它沒有直接的用途，但也沒有壞處，可以保存在閣樓里，興許有一天還能拿出來用。你把垃圾扔進(jìn)垃圾桶，而把廢物棄置在閣樓或車庫。

可廢物DNA的概念仍然遭到了強大的阻力。20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初，隨著人類基因的數(shù)量穩(wěn)步縮小，人類越來越迫切地想要證明基因組的其余部分必須是（對生物體）有用的。人類基因組這么簡單，讓那些喜歡把人類當(dāng)成地球上最復(fù)雜生物的人大感困擾。廢物DNA成了一個必須受到質(zhì)疑的概念。RNA編碼基因的發(fā)現(xiàn)、調(diào)節(jié)基因活性的多個控制序列的發(fā)現(xiàn)，似乎讓這部分人找到了一些充滿希望的救命稻草。等事情的面貌逐漸清晰，基因組有5%似乎受到了專門保護(hù)，不會在人類及相關(guān)物種之間變化，另外4%表現(xiàn)出了受到選擇的部分證據(jù)，著名的《科學(xué)》雜志就忍不住宣布：“再也沒有廢物DNA了。”還有另外91%的DNA呢？

2012年，“反廢物”運動達(dá)到了頂峰，一大群科學(xué)家聯(lián)合起來，以ENCODE團隊的名義發(fā)表了大量的論文。一如預(yù)期，媒體競相慶祝，宣稱廢物DNA已死。按照定義，非廢物DNA指的是任何在正常生命期里存在生化反應(yīng)的DNA，這樣一來，他們得以斷言，基因組的80%都是功能性的。（連癌細(xì)胞也可以算進(jìn)來，哪怕它有著DNA超活躍的異常模式。）就這樣，還是剩下20%什么事情也不做的DNA。不過，這種對“功能”的寬泛定義存在很大的問題，因為DNA發(fā)生許多事情并不意味著DNA要為身體做實際的工作，只不過，它要參與內(nèi)務(wù)（housekeeping）化學(xué)過程。ENCODE團隊意識到自己走得太遠(yuǎn)了，在后來的采訪中逐漸縮小數(shù)字。有人先說，只有20%的DNA是功能性的，之后卻又堅持認(rèn)為，不管怎么樣，“廢物DNA”應(yīng)該徹底從“詞典里刪掉”。2013年年初，休斯敦大學(xué)的丹·格勞爾（Dan Graur）和同事有點不留情面地還嘴說，這就像是發(fā)明了一種新的算法，讓20%活生生地大于了80%。

如果這一切看起來有點玄妙，或許比喻能幫上忙。我們想必都同意，心臟的功能是泵血，這是自然選擇磨煉它要做的事。心臟當(dāng)然還要做其他的事，比如增加體重，發(fā)出聲音，防止心包收縮，可把這些叫作心臟的功能有點愚蠢。同樣，雖然廢物DNA有時會轉(zhuǎn)錄或改變，但是并不意味著它有身體方面的功能。實際上，ENCODE團隊爭辯說，蝗蟲的DNA比人類復(fù)雜3倍，洋蔥的DNA比人類復(fù)雜5倍，肺魚的DNA比人類復(fù)雜40倍。一如進(jìn)化生物學(xué)家瑞安·格雷戈里（Ryan Gregory）所說，任何人要是認(rèn)為自己能為人類基因組里的每一個字母分配功能，都該好好想想，為什么洋蔥的DNA需要5倍于人類的DNA。

這里，是哪一方借助了天鉤呢？不是大野乾、道金斯或格雷戈里。他們說，多余的DNA是自然產(chǎn)生的，生物體并沒有足夠的選擇性激勵清除自己的基因組閣樓。（當(dāng)然，如果你認(rèn)為，要是什么也不做，你閣樓里的廢物會翻倍，那倒是挺嚇人的！）細(xì)菌，因為數(shù)量眾多，又為了輕身上陣好比競爭對手生長得更快，一般會保持基因組的清潔干凈，不讓廢物DNA產(chǎn)生。大型生物體卻不然。然而，很明顯，許多人都有一種渴望，想要看到“多余DNA對人體有目的”（而非只對自己有目的）的解釋。格勞爾說，批評廢物DNA提法的人受制于“人類的慣有傾向，總是想要從隨機數(shù)據(jù)中看出有意義的模式，對基因也是如此”。

這些年來，每當(dāng)我提到廢物DNA的話題，科學(xué)家和評論員總會激烈地告訴我，我錯了，它們的存在已經(jīng)被否定了。這讓我很吃驚。我徒勞地指出，首先，轉(zhuǎn)座子基因組充斥著“假基因”，死掉基因的斑斑殘跡，更不必說96%的RNA轉(zhuǎn)錄自蛋白質(zhì)還沒合成之前就丟棄掉的基因（丟棄的部分就是“內(nèi)含子”）。就算內(nèi)含子和假基因里有一部分用來控制序列，很明顯，大部分也只是用來占用空間，其序列可隨意改變，對身體不會造成后果。尼克·萊恩認(rèn)為，就連內(nèi)含子，也是數(shù)字寄生蟲的后裔，來自古生菌細(xì)胞吞噬細(xì)菌，將之變成第一代線粒體（結(jié)果古生菌發(fā)現(xiàn)自己的DNA反遭被吞噬細(xì)菌的自私基因序列入侵）的時期：內(nèi)含子的剪接方式，暴露了它們的祖先是來自細(xì)菌的自我剪接的內(nèi)含子。

廢物DNA提醒我們，基因組是由DNA序列建立的，也是為了DNA序列建立的，它不是身體所建立的，更不是為了身體而建立的。身體是DNA序列競爭求生而自發(fā)產(chǎn)生的現(xiàn)象，也是基因組自我延續(xù)的途徑。盡管帶來演變變化的自然選擇絕非隨機，但突變本身是隨機的。它是一個盲目試錯的過程。