理论教育 鲍林和祖卡坎德尔的分子钟假说:分子记载活的有机体的进化历程

鲍林和祖卡坎德尔的分子钟假说:分子记载活的有机体的进化历程

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:鲍林和祖卡坎德尔修正了自20世纪初期以来的一种思想,即生物细胞内部的复杂分子会持续逐渐改变它们的外貌。而鲍林和祖卡坎德尔竟敢提出,活的有机体内部的分子同样可以发挥化石记录的作用。分子钟假说通过了一场关键的考验,现在已被普遍接受了。像DNA这样的复杂有机体分子是很脆弱的。参考阅读//No. 22 线粒体夏娃假说,第48页科学家们曾经以为,只有化石可以揭示史前物种分化的时间。

鲍林和祖卡坎德尔的分子钟假说:分子记载活的有机体的进化历程

测量进化的时间

1960年,莱纳斯·鲍林受邀提交一篇论文,收录到一本庆祝阿尔伯特·圣-捷尔吉(Albert Szent-Gyorgyi)研究成果(他在20世纪30年代发现了维生素C)的特刊书稿中。鲍林和他的同事埃米尔·祖卡坎德尔(Emile Zuckerkandl)在这篇论文中提出了一个使进化科学发生变革的观点。

鲍林和祖卡坎德尔修正了自20世纪初期以来的一种思想,即生物细胞内部的复杂分子(蛋白质和DNA)会持续逐渐改变它们的外貌。这两位科学家意识到,这些分子实际上是时钟,可以帮助他们弄清楚两个细胞——或者更有效地说,两个物种——最近一次拥有共同祖先的时间。

这是一个卓越非凡又颇具争议的理论。当时,大多数科学家都认为,只有通过化石记录才可以确定史前新物种首次出现的时间。而鲍林和祖卡坎德尔竟敢提出,活的有机体内部的分子同样可以发挥化石记录的作用。更麻烦的是,当这两位科学家用他们的理论来计算人类和大猩猩从同一祖先分化的时间点时,他们得出的结果是1100万年前,而这与当时化石记录的解读结果是不一致的。

然而,随着时间的推移,更多的化石被发掘出来,鲍林和祖卡坎德尔提出的“1100万年”很显然能说得通了。分子钟假说通过了一场关键的考验,现在已被普遍接受了。

被多次基因变异(核苷酸置换)分离的两个物种在很久以前最后一次拥有一个共同的祖先。(www.daowen.com)

像DNA这样的复杂有机体分子是很脆弱的。当细胞分裂及DNA复制的时候,几乎不可避免地会积累一些小小的差错。就像玩传话或打电话游戏一样,随着复制次数的增加,差错也会积累得越来越多。假定差错积累速度大致恒定,鲍林和祖卡坎德尔的分子钟就会起作用。这意味着,如果两个物种最后一次拥有共同祖先是在1000万年前,将他们的DNA做比较得出的差错,正是将在500万年前最后一次拥有共同祖先的两个物种的DNA进行比对得出的差错的两倍。

参考阅读//

No. 22 线粒体夏娃假说,第48页

科学家们曾经以为,只有化石可以揭示史前物种分化的时间。

分子钟理论使得生物学家们能利用活着的动物作为探索史前的另一种手段。

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