《生命密码》作者：尹烨

《生命密码》这本书还有一个副标题叫作“你的第一本基因科普书”。那么，从书的副标题中我们也可以看出，书中的内容就是要从“基因”的角度出发，讲解地球上包括我们人类在内的各种生命，从起源、发展到演变的种种奥秘。

本书的作者是著名的科普作家、生物学博士、同时也是生命科学企业——华大基因的CEO尹烨老师。作为一名资深的业内人士，尹烨老师会带着我们用最专业的视角解读生命的画卷，并找出其中的“生命密码”。

那么，想要开始这段探索生命的旅程，一切就要从很久很久以前说起。

地球的演变

科学家告诉我们，宇宙的年龄是138亿年，而地球已经存在了46亿年。在漫长的历史长河中，我们人类的存在其实只是非常短暂且刚刚发生不久的事情。在那之前，地球经历了几十亿年的演变。

如果我们把地球的历史浓缩到一年的长度，那么，每一天就对应着1260万年。

在1月1日的零时零分零秒，地球诞生了。8天后，地球进入了“冥古宙”时期。此时的它，被炽热的岩浆包裹着，仍然是滚烫的，躁动的。过热的地表，使水汽蒸腾，升入空中，遇到冷空气后，降雨出现了。到了2月底，便形成了海洋。

之后，海洋中产生了有机化合物，这为生命的产生奠定了基础。到了4月，地球迎来了生命。这个时候的生命还是非常原始的。直到6月15日，动物在地球上诞生了。

到了11月，出现了地球生命史上的重要一幕：寒武纪大爆发。这一天，海洋生物蓬勃发展，各种动物集体登场。随后，最具代表性的远古生物——三叶虫也出现在了地球上。

不过，伴随着生命发展的，还有物种灭绝这个大灾难的来临。在地球生命的早期阶段，就相继出现了三次物种大灭绝。在第三次大灭绝后，地球进入了中生代，恐龙登场了，哺乳动物开入步入历史的舞台中央。

在经历了第四次物种大灭绝后，恐龙终究没有逃过第五次物种大灭绝的洗礼，在地球上全军覆没。没有了恐龙这个陆地霸主，鸟类和其他哺乳动物开始成为地球的主人。这时，时间已经来到了十二月底。

而在12月31日这天，人类终于诞生了。最早的一批人猿，离开了赖以生存的森林，开始探索其他更适合生存的空间。接下来，人类的发展就进入了快车道。

在12月31日的晚上九点零八分，人类第一次学会了使用火。之后，海德堡人、北京人、尼安德特人、山顶洞人相继登场。人类学会了耕种、制作陶器和青铜器。

金字塔拔地而起，世界各地的文明古国相继建立，亚里士多德、孔子带领人类走向智慧，开启了我们现代人类熟悉的历史。而这一切，都只是发生在“一年”的“最后一分钟里”。

所以，就像诗人李白所感慨的那样：“夫天地者，万物之逆旅也；光阴者，百代之过客也。”的确如此，人类灿烂辉煌的文明，只不过是地球“一年”最后一分钟的一支短暂的小插曲。

神奇的人脑

那在了解了地球的演变过程和人类历史在其中的位置之后，我们就会发现，人类的历史实在是太短暂了，和地球相比，人类就像是一个出生没多久的小婴儿。

那么，为什么人类可以在这么短的时间里就改变了地球上的秩序，成为地球真正的主宰者和掌控者呢？这背后的奥秘就在于人类的大脑。

虽然人类年轻，但是人脑并不幼稚，而是有着6亿年的演化历史，可以追溯到地球生物发展的最开端的位置。

那时，远古生物可以说是“头脑简单”，甚至根本没有我们现在所说的大脑结构。因此，那时的远古生物在传递信息时，只能依靠一些演化出轴突的神经细胞。这些神经细胞的轴突相互连接，传递一些附载有用信息的电信号。

在这里，我们简单解释一下什么是轴突，轴突是神经细胞上的一个结构，我们可以把它理解为神经细胞上一段突出的像绳子一样的长轴状结构，神经细胞可以借助这段长轴结构进行信息传递。

而在远古生物时期，这样依靠少数轴突搭建起来的神经系统，只有最简单的应激能力，只能在外界刺激下做出一些最简单的反应，比如“有食物，快吃”、“有危险，快躲”。而更高级的功能，比如记忆存储，就没有办法实现了。

但人脑却不同，它有着异常复杂的结构。仅就早期人类而言，他们的大脑皮层中，神经细胞的数量已经达到了160亿之多。

于是，和远古生物的大脑相比，人类的大脑就是领先了好几代的“降维打击”，就像是BP机与智能手机之间的差别。也正因如此，人类在生物界的江湖地位得以奠定下来。

那说到这，有的朋友可能会有疑问，为什么在演化的过程中，只有人类的大脑进化得如此迅速、完善，而其他的哺乳动物没有达到这样的水平呢？

关于这个问题，科学家们做了大量的研究，虽然现在还没有完全弄清楚背后的全部原理，但是，越来越多的证据都指向人类的三种特殊基因。

其中，第一种基因是控制语言能力发展的基因。有了这个基因，人类就拥有了语言这个强大的能力。可以说，如果没有语言，就没有今天的人类文明，语言促使人与人之间的信息交流变得更加高效和准确。因此，使得人类在众多动物中脱颖而出的一大功臣，就是这个语言基因。

第二种基因，也和语言有关，叫作“ARHGAP11B基因”。它帮助人类发展完善了大脑中的语言中枢。根据考古发掘的资料，在人类发展史上，只有智人、尼安德特人和丹尼索瓦人这三种古代人类拥有这种基因。

第三种基因，则是控制大脑发育的关键基因。科学家们做了实验，把人类的这种基因移植到小鼠身上，会发现，小鼠的脑容量有明显的提高，而且会产生相应的大脑皮层。与此对照，如果我们只是把猩猩的基因移植到小鼠身上，则不会有这么好的效果。

基因和基因组

既然我们把人类成功的奥秘归结为基因的强大，那么，到底什么是基因，它又是如何发挥作用的呢？

说到这里，我们要先把基因的概念扩大，引入一个新的概念：“基因组”。

基因组，就是生命的源代码，是细胞内所有的遗传信息的总和，是指导物种生长、发育和繁衍的基本程序，描述基因组的大小，也就是描述其中有多少个“碱基对”。

30多亿年前，生命的第一个完整基因组诞生，它具有了复制、变异和遗传的特性，从诞生之日起便在这个星球上以不可阻挡的力量扩散和传承，形成了今天众多已知和未知的丰富多彩的生命形式。

而当我们从基因角度去研究一个物种的时候，一定会问一个问题：“这个物种基因组有多大？”

比如，乙型肝炎病毒的基因组大小是3.2Kb，也就是说，其中有大约3200对碱基对。而大肠杆菌的基因组就更大了，大小达到4.6Mb，也就是有400多万对碱基对。

继续向上看，果蝇的基因组大小是137Mb，也就是有1.37亿对碱基对。水稻的基因组，则是460Mb，也就是有4.6亿对碱基对。与之类似，大豆的基因组是1Gb，大约是10亿对；小麦的基因组是16Gb，也就是有160亿对碱基对。

至于我们人类的基因组大小，大约是3Gb，也就是有30亿个碱基对。这一点，和大部分的哺乳动物都类似，哺乳动物的基因组大小，稳定在3Gb左右，而鸟类的基因组大部分是1Gb左右。

通常我们会认为，基因组的大小就决定了不同生物的等级和能力，基因组越大，物种就越高级、也更强大。但是实际上，科学家们发现，虽然生命大致还是遵循了从简单到复杂、从低等到高等的演化模式，但基因组大的物种并不一定更高等。

换句话说，基因组大小与生命复杂度之间并没有绝对的相关性，所谓“低等”的生命可能拥有极大基因组，而“高等”生命的基因组可能小巧而精致。

比如在我们刚才列举的不同生物的基因组数据中，人类的基因组只有3Gb，而小麦的基因组则有16Gb。但是这并不能说明小麦比人类更加“高等”。

好了，了解了基因组的基本知识之后，我们就会很自然产生一个疑问：为什么要研究基因组，了解不同生物的基因组，对我们有什么具体的帮助呢？

首先，研究基因组的目的是更好地理解生命的基本原理。

科学家发现，整个生命，无论是哪个具体的物种，都是由基本的信息单位或物质单位由不同形式的重复和排列形成的。推而广之，我们身处的地球、宇宙，都是通过这样的重复、排列、组合，从而形成秩序的。

因此，研究基因组的奥秘，就是在探索生命的奥秘、宇宙的奥秘，目的是找到生命的密码，破解宇宙万物发展的规律。

其次，研究基因组，还可以帮助我们更好地进行医疗活动。

比如有很多遗传类的疾病，在以前被认为是不治之症，但是，在基因技术不断取得突破的今天，我们可以利用人们对人类基因的不断了解，通过基因手段干涉病人的基因、帮助他们战胜疾病、重获健康。