解码40亿年生命史

• 闻夕felicity

  2022-02-28
  当扎克坎德和鲍林分析加入的新物种时，每一个新物种都使达尔文的预测变得更加清晰。与牛的血红蛋白氨基酸序列相比，人类和黑猩猩的氨基酸序列更加相似。而所有这些哺乳动物的血红蛋白的相似性都大于它们与青蛙血红蛋白的相似性。扎克坎德和鲍林确定，他们能够利用蛋白质分子来揭示物种之间的关系和更广阔的生命演化史。这对合作伙伴进一步将这个设想落实到大胆的实验中。他们推测，蛋白质在较长的时间尺度内演化速率可能是恒定的。如果确实如此，就可以假设两个物种的蛋白质差异越大，这两个物种从一个共同祖先演化分异的时间也就越长。根据这种逻辑，人类和黑猩猩蛋白质的相似性大于它们与青蛙蛋白质的相似性的原因是，人类和黑猩猩拥有更近的共同祖先，而与青蛙的共同祖先则更为久远。这与我们从古生物学中获得的信息是一致的——人类和灵长类共同祖先的亲缘关系比它们与青蛙的两栖动物共同祖先要近得多。如果像鲍林和扎克坎德所预测的那样，蛋白质以恒定的速率演化，那么可以利用物种蛋白质之间的差异，来推测它们从共同祖先分异而来的时间。如果不同物种体内的蛋白质能够作为一种演化时钟，就不需要依赖岩石或化石来提供生命史的时间信息了。现在，这种方法被称为“分子钟”，已经在多种情况下用于估算物种之间的分异年龄，但在首次提出的时候，却被视为离经叛道。
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  改变发育时序只是通过调整胚胎发育进行演化的其中一种方式。自潘德在放大镜下研究胚胎的那一天起，我们就知道，身体不同部位的发育通常是高度协同的。一个细胞或几个细胞的运行发生简单变化，可能会改变成年人体的许多部位。这在我们给发育相关疾病所起的名字中可见一斑。例如，手足生殖器综合征是一种遗传突变，会影响发育早期的细胞行为。这种简单的变化会影响手指、脚部和输尿管的形状。由于这种微小改变可能导致大范围的影响，构成身体的细胞类型的变化可能为我们所见到的一些生命史中的革命性转变提供线索。
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  然后，随着发育进行，这些特征又在海鞘幼体中消失了，或者至少那些从以人类为中心的观点来看重要的特征消失了。几周后，蝌蚪状的海鞘幼体游到了水底。在下降的过程中，它逐渐失去了尾巴、神经管以及几乎整条结缔组织棒，鳃裂变成了抽水装置的一部分。它附着在岩石上，在余生中将成为一台固定的“抽水机”。一条有着脊椎动物身体基础构造的小蝌蚪，会变成让人误以为是植物的东西。加斯坦格提出，发育过程中的转变是从无脊椎动物过渡到脊椎动物的第一步。成年人类或鱼类与海鞘毫无相似之处，因此许多人会觉得这种比较毫无道理。但是，海鞘的幼体阶段是关键。脊椎动物共同祖先的出现，是通过提前停止海鞘的发育，冻结幼体阶段的特征并使其保留至成年阶段实现的。结果就是出现了看起来像海鞘祖先幼体的成年动物个体。这种具有神经管、脊索和鳃裂的自由游泳的生物，将成为所有鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物的共同祖先。
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  海洋中大约有3 000种已知的海鞘，有的看起来像一勺冰激凌顶着一个烟囱。它们几十年如一日，坐在海底岩石上吞吐着海水。水从它们的身体顶部一根大管子中进入，流经整个身体，再从身体中心深处的一根管子中流出来。随着海水在身体中流动，它们过滤其中的有机质碎片为食。海鞘长得很奇特，有的聚成一丛，有的像扭曲的管子，但它们都没有明显的头、尾或前后之分。你很难想象能够从它们身上看到人类演化史上最基础的事件之一的发展历程。加斯坦格对它们的幼体极感兴趣。他研究了一些值得注意的事情，这些最初是由19世纪早期的俄国生物学家发现的：当海鞘刚从卵中孵化出来时，它们长得像蝌蚪一样，可以自由地游动。后来它们经历了变态发育，沉入水底，附着在岩石上。如果有什么“蝌蚪”可以唤起人类的想象力，那就是海鞘的幼体了。它们自由游动的样子与成体一点儿也不像。它们有着大大的脑袋，通过前后摆动尾部来推动身体前进。在它们体内，一条神经管沿着背部延伸，还有一条结缔组织棒（脊索）从头延伸到尾；它们的头后甚至还有鳃裂。脊椎动物的假想祖先的三个基本特征，都可以在海鞘幼体中找到。
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  这些蝾螈（加斯坦格诗中的美西螈）通常会从水生幼体经变态发育为陆生成体。但是，正如杜美瑞后来发现的那样，它们并非总是如此，会有两种可能性，这取决于幼体所处的环境。生长在干燥环境中的蝾螈将发生变态，逐渐丧失所有水生特性，成为陆生成体。那些在湿润环境中饲养的美西螈则不会经历变态发育这一过程，而是长得像大型水生幼体，拥有全套的鳃、鳍状的尾巴和适于水中捕食的宽大头部。当时杜美瑞并不知道，他从墨西哥得到的这些蝾螈是大型的幼体，由于潮湿的生活环境而未经历变态发育；而它们的后代生长在干燥的环境中，经历了变态发育，并在这一过程中失去了水生幼体的特征。发生在杜美瑞的动物园中的魔术，是动物发育方式的简单转变。现在我们知道，导致变态发育的主要诱因是血液中甲状腺激素水平的升高。激素触发一些细胞凋亡，另一些细胞增殖，还有一些则转化为不同类型的组织。如果激素水平保持稳定，或者细胞不再对此做出反应，就不会发生变态发育，而这些生物的幼年特征会保持到成年期。发育过程中的变化，哪怕是很小的变化，都会导致整个身体发生相应的调整。加斯坦格继承了杜美瑞的工作，提出了一个总体原则：发育过程中的微小变化可能会对演化产生巨大的影响。假设有一个发育阶段的原始序列，如果发育减缓或提前停止，那么后代看起来将像其祖先的幼年阶段。对于蝾螈来说，这种改变会使它们的身体看起来像水生幼体，保留着外鳃，而且四肢的手指和脚趾数目更少。如果发育速度加快，就会出现新的夸张的器官和身体部位。蜗牛在发育过程中通过添加螺纹来实现壳的生长。一些种类的蜗牛通过延长发育时间或加快发育速度，发生了演化。这些蜗牛的后代有比其祖先更多的螺纹层数。相同的过程也可以解释各种各样的大型或夸张的器官，比如驼鹿巨大的角或长颈鹿的长脖子。
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  鸟类与众不同的地方不仅仅在于羽毛：它们具有叉骨、翅膀和专门适用于飞行的腕部骨骼。鸟类翅膀的骨骼模式为肱骨、尺骨和桡骨、腕骨和手指的组合。鸟类的前肢只有3根手指，而不是5根；中间的手指较长，是羽毛附着的地方。鸟类的腕骨较少，其中一块腕骨形状像一个大的新月，研究者恰如其分地将其命名为半月形腕骨。我们接触到的证据越多，就越能看到鸟类用来飞翔的解剖学发明（例如羽毛）并不是它们独有的。随着时间流逝，食肉恐龙逐渐变得越来越像鸟类。原始的食肉恐龙曾有5根手指。经过数千万年的时间，它们逐渐失去了一些手指，直到像鸟类一样只剩下3根手指，其中包括一根较长的被鸟类用作翅膀基底的中指。像鸟类一样，这些恐龙失去了一些腕骨，演化出半月形腕骨，类似于鸟类在扑翼飞行中使用的骨骼；它们甚至具有叉骨。这些恐龙不能飞行，但是它们都具有某种羽毛，从原始类群体表覆盖的简单绒羽，到诸如始祖鸟和后来的恐龙等所具有的结构更为复杂的羽毛。那么，羽毛在恐龙身上发挥着什么作用呢？一些古生物学家提出，羽毛可以作为一种展示特征来帮助它们寻找伴侣。还有一些人则认为，原始的绒羽可以作为一种保温材料，使身体内部保持温暖。羽毛可能兼具这两种作用。不过，无论羽毛在恐龙身上的功能是什么，它们的起源都绝对与飞行无关。就像脊椎动物登陆过程中的肺和附肢一样，用于飞行的发明早在飞行起源之前就已经出现。中空的骨骼、快速的生长发育、高效的新陈代谢、类似翅膀的前肢、铰链关节的手腕，当然还有羽毛，这些特征最初都起源于生活在地面上的恐龙。这些恐龙迅速奔跑，捕捉猎物。这一演化过程中的主要变化不是发明新的器官，而是为旧的器官发明新的用途和功能。众所周知，羽毛的出现是为了帮助鸟类飞行，而肺的出现使动物能够在陆地上生活。这些概念合乎逻辑、显而易见，但是完全错误。更重要的是，一个多世纪之前，我们就已经知道了。一个并不太隐蔽的秘密是，生物创新从来不是伴随着与之相关...
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  1997年我们在纽约看到了带羽毛恐龙，这只是在中国新发现的化石浪潮的第一波。在随后的几十年中，在中国发现了大约12种带羽毛的恐龙。这些恐龙汇集成了一幅长有各种羽毛的兽脚类恐龙的画卷。其中最原始的恐龙长有简单的管状羽毛，而与始祖鸟和鸟类关系最密切的恐龙长有真正的羽毛——这种羽毛具有中央的羽轴和两侧向外延伸的羽枝。羽毛已经不再是鸟类的独有特征，它们存在于几乎所有食肉恐龙的身上。
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  普拉特逝世于1935年。在她关于这个实验的第一篇论文发表大约43年后，她的观点终于被接受，但她有生之年未能得见。追随着她的脚步，科研人员开发出精细的方法标记发育中的细胞。他们给胚胎细胞注入染料，追踪它们在发育后期的位置。另一种技术是，研究人员从一只鹌鹑身上切下少量细胞，并将它们移植到不同发育阶段的鸡胚中。由于鹌鹑与鸡的细胞可以明显区分，科学家可以观察到这些细胞最终参与形成了哪些器官。这两项技术都确认，普拉特曾经研究过的头部结构，并非来自冯·贝尔所称的中胚层。这些细胞源自发育中的脊髓，而后迁移到鳃弓，参与鳃弓骨骼的形成。细胞会在不同胚层之间迁移的这个发现，不只是指出了胚胎细胞组织方式的怪异之处，这对于我们理解新结构的形成具有更深层次的影响。这些细胞从发育中的脊髓上脱离出来，迁移到胚胎的全身。一旦到达新的位置，它们就开始形成组织。它们形成色素细胞、神经髓鞘、头部骨骼，以及许多其他结构——包括所有脊椎动物独有的结构。加斯坦格设想的原始祖先动物到脊椎动物的重大转变（包括贯穿全身的新组织），能够追溯到一种新型细胞，也就是冯·贝尔和潘德所称的外胚层的新衍生物。普拉特是正确的，尽管这种验证方式是她从未设想过的。她发现的细胞是令脊椎动物独树一帜的所有组织的前体。
• 闻夕felicity

  2022-02-28
  通过放大镜观察，并详细描绘每个可能的发育阶段，潘德在这一复杂过程中发现了一个简单而统一的概念。整个身体的结构都是由这三层细胞形成的。内层最终产生了内脏器官和与之相关的腺体，中间层形成骨骼和肌肉，而外层形成皮肤和神经系统。对于潘德和支持这些发现的冯·贝尔来说，这三层细胞是形成鸡的整个身体的核心组织原则。冯·贝尔的直觉告诉他，从这三层细胞中可以得到更多的见解。遗憾的是，10年后冯·贝尔才在柯尼斯堡大学担任教授一职。在这之前由于缺乏资金，他无法进行自己的研究。凭借从新职位获得的收入，他终于能够探索大量关于不同物种胚胎的未知谜团了。热情有时使他误入歧途。为了找到哺乳动物产生卵子的器官，他牺牲了主任的爱犬。尽管哺乳动物卵细胞来自卵巢中卵泡的发现已经永远地与冯·贝尔联系在一起，但主任对他的实验方法的感受遗失在历史中。
• 韧勉

  2022-01-25
  随着《物种起源》出版，达尔文改变了发育畸形的研究。对达尔文来说，如果演化的发动机是自然选择，个体之间的变异就是燃料。如果一个物种不同个体的外形和功能特征存在差异，而其中一些特征能够增加个体在特定环境下的存活机会，那么这些个体和特征会随时间推移增多。如果某个特征对个体的生存有害，那么它会随时间减少。演化的本质是不同个体之间的差异。如果种群中所有个体都是完全一样的，自然选择驱动的演化将永远不会发生。个体间的差异是演化的原始材料，是自然选择的作用对象。个体间的差异越多，演化就发生得越快。只有存在丰富的差异，包括怪物所揭示的那些差异，自然选择才会给生物带来巨大的变化。
• 韧勉

  2022-01-24
  这就是达尔文对米瓦特的回答如此有先见之明的地方。DNA清楚地表明，肺鱼、多鳍鱼以及其他拥有肺的鱼类是与陆地脊椎动物亲缘关系最近的现生鱼类。肺并不是某些生物在演化出陆地行走能力时突然出现的发明。在动物踏上坚硬的土地之前，鱼类已经能够利用肺顺畅地呼吸了。鱼类的后代踏上陆地，这一过程并未创造新的器官，而是改造了已有器官的功能。另外，几乎所有鱼类都具有某种形式的气囊，无论是肺还是鱼鳔。气囊从服务于水中生活，转变为使生物能够呼吸空气并在陆地上生活的器官。这一改变不涉及新器官的起源；相反，正如达尔文更通俗的说法那样，这种转变“伴随着功能的改变”。
• 韧勉

  2022-01-24
  独特的视角可能会改变我们看待世界的方式。鱼的肺与鳔催生出了一代通过观察对比化石和现生生物来探索生命演化的科学家。化石显示了远古时代的生活，现生生物则揭示了解剖结构的工作原理，以及生物从卵到成年的过程中器官的发育过程。正如我们将要看到的那样，这是一种强有力的研究方法。
• 闻夕felicity

  2022-03-01
  基因组如何驯化病毒并使其发挥作用而不受到感染？答案尚不清楚，可能有很多不同的机制。你可以考虑一下在几种不同情况下，病毒和宿主的命运。如果病毒具有很高的传染性，宿主将死亡，并且病毒无法继续传播。如果病毒是相对良性的或有益的，它将进入宿主的基因组并停留其中。如果它进入了精子或卵子的基因组，那么病毒会将其基因组传给宿主的后代。随着时间推移，如果这种病毒具有非常有益的作用，比如说使胎盘更有效或改善动物的记忆，自然选择将倾向于让病毒保持原状并更有效地发挥作用。基因组仿佛是B级电影的素材，就像一个满是鬼魂的墓地，到处都是古老的病毒碎片。据估计，我们的基因组中有8%由死亡的病毒组成，相关病毒的数量最少有10万个。这些病毒化石中的一些保持了功能，可以使病毒的蛋白质在妊娠、记忆以及无数其他活动中发挥作用，另一些病毒则像尸体一样躺在它们最初入侵的位置，等待着最终的衰败。
• 闻夕felicity

  2022-03-01
  谢泼德的团队与遗传学家合作，绘制了Arc蛋白的DNA结构图谱，并从动物界的基因组数据库中搜寻了其他拥有该基因的生物。在追踪基因的结构和分布时，他们发现了一个古老的病毒感染事件。所有的陆生动物都有Arc基因，而鱼则没有这一基因。这意味着大约3.75亿年前，一种病毒进入了所有陆生动物共同祖先的基因组。我认为是提塔利克鱼的近亲首先感染了这种病毒。一旦病毒进入宿主的基因组，宿主就拥有了制造一种特殊蛋白质的能力（Arc的一种版本）的能力。通常，该蛋白质将病毒从一个细胞移动到另一个细胞并进行传播。在这种情况下，由于病毒进入了鱼类的基因组，因此大脑中开始活跃地合成这种蛋白质并增强了记忆。感染病毒的个体接受了生物学的礼物。这种病毒被宿主破解、灭活并驯化，在大脑中发挥新功能。我们阅读、书写和记忆生活的能力，源自鱼类在陆地上迈出第一步时发生的一种古老的病毒感染。
• 闻夕felicity

  2022-03-01
  加利福尼亚的一个团队比较了人类和恒河猴的大脑类器官，并列出了所有差异。在培养皿中，人脑类器官形成了人类独有的皮质区域，而猴脑类器官则没有。研究人员研究了这种组织形成时激活的基因。有一个基因在所有人类细胞中都有表达，但在猴脑组织中则没有。尽管这个基因的名称NOTCH2NL十分拗口，但它与人类演化的故事关系密切。同时，6 000英里外的一个荷兰实验室难得地获取了人类胎儿的脑组织——来源是自然流产和医学上必要的人工流产。这种组织非常独特，来自大脑形成阶段的胚胎。研究人员分析了该大脑组织中表达的基因，发现了少数与大脑形成相关的基因——它们在适当的时间表达，并正在积极地制造蛋白质。其中之一就是NOTCH2NL基因，这也是在体外培养实验中鉴定出的基因。当荷兰团队拿到人类的NOTCH2NL基因并将其插入小鼠的基因组中时，这项研究的科幻性越发增强了。他们制造了一个人鼠嵌合体，该小鼠大脑皮层长出了更多的脑细胞，就像人一样。然后，加利福尼亚团队比较了人类、尼安德特人和灵长类动物的基因组。他们发现，NOTCH2NL基因是人脑中发挥作用的三个基因之一，它们都与单个NOTCH基因相似。NOTCH基因存在于从果蝇到灵长类动物的所有生物中，并参与许多不同器官的发育。人脑独有的这三个基因是如何产生的呢？是通过重复来自灵长类祖先的NOTCH基因。重复之后，这些基因拷贝获得了新的功能。基因重复不仅有助于解释过去，也是现在需要考虑的重要因素。三个NOTCH基因重复序列在人类基因组中首尾相连。这种结构导致该区域不稳定，在细胞分裂过程中基因复制时容易断裂，而断裂区域的染色体可能受损。这些变化会影响基因和大脑的功能。当细胞分裂时，该区域可能被复制或删除。拥有基因重复的人长大后会有更大的大脑，而基因被删除的人的大脑则会缩小。尽管有些具有此类遗传变化的人的大脑功能正常，但大多数人都表现出精神分裂症和孤独症（自闭症）的症...
• 闻夕felicity

  2022-03-01
  我们现在知道，基因组中的基因是基因家族的一部分，这些家族充满了拷贝，而不同拷贝共享关键序列。一个基因家族可以包含几个基因，也可能多达成千上万个基因，其中每个基因具有不同的功能。这些都涉及演化过程中的重要过程。如大野所见，基因重复可以成为发明的途径。我在芝加哥的同事龙漫远教授通过研究果蝇，估计不同物种中新基因的产生方式。龙教授利用不同蝇类的基因组序列，发现这些物种之间有500多个不同的新基因，约占整个基因组的4%。尽管其中一些来自我们尚不了解的过程，但大多数新基因都是祖先基因的拷贝。基因可以重复的话，为什么要从头开始发明呢？
• 闻夕felicity

  2022-03-01
  角蛋白是我们的指甲、皮肤和头发中的一种蛋白质，贡献了这些组织独有的物理特性。每个组织内部都有不同种类的角蛋白，有些柔韧，有些坚硬。角蛋白基因家族源自单个古老的角蛋白基因，经过重复以后，形成了每种组织特有的角蛋白。色觉是通过一种叫作视蛋白的蛋白质产生的。人能够看到各种各样的颜色，是因为我们有三种视蛋白，每种视蛋白都针对不同波长的光线：红色、绿色和蓝色。这些视蛋白经历了从一种蛋白到完整的一套三种视蛋白的重复，在此过程中视觉敏感度也得到了提升。帮助我们产生嗅觉的分子也具有类似的模式。动物能够感知到的气味种类在很大程度上取决于其嗅觉受体基因的数量。人类大约有500个，完全无法与狗和大鼠相比。狗和大鼠分别有1 000和1 500个，而鱼大约有150个。视觉、嗅觉、呼吸以及动物所能做的几乎所有其他事情都依赖基因的重复。几乎每种动物体内的蛋白质都是古老蛋白质的改良复制品，被应用于新的功能。
• 闻夕felicity

  2022-03-01
  钩虾、龙虾和果蝇只是故事的开始。青蛙、小鼠和人类也有此类基因。这些基因在人类和其他哺乳动物中有不同的名称，被称为Hox基因，后跟一个数字，例如Hox1、Hox2等，而不是诸如abd-A、abd-B之类的名称。另外，果蝇、蠕虫和昆虫只在一条染色体上有一个这样的基因串，而我们在4条不同的染色体上有4组这样的基因串。这些基因沿着小鼠和人类的体轴表达。就像果蝇和钩虾一样，不同体节中表达的基因不同。我们的体节并不发育翅膀或朝向不同方向的足，而是具有椎骨和肋骨等结构。尽管存在这些差异，但问题仍然是：我们的发育过程是否与钩虾和果蝇类似？如果在发育过程中改变基因的活性，是否能够创造出不同数量的肋骨和椎骨？哺乳动物的椎骨数量相对恒定：7根颈椎，12根胸椎（每个胸椎上长有一对肋骨），然后是5根腰椎，最后是荐椎和尾巴（在人类中保留为一组小型融合椎骨，称为尾骨）。与果蝇和钩虾一样，我们不同的体节具有不同基因表达的坐标。例如，我们的颈部会表达一种类似果蝇双胸基因的基因组合，胸部位置则表达另一种基因组合。同样地，胸椎和腰椎区域之间以及腰椎和荐椎之间的不同，都是不同的基因组合表达的结果。当一个遗传坐标变成另一个遗传坐标时，会发生什么？在小鼠中制造突变体要比在果蝇或钩虾中困难得多，可能要花几年的时间，主要是因为小鼠的世代时间比果蝇和钩虾更长，并且涉及更多的基因突变。但结果仍然值得期待。以腰椎和荐椎为例。发育腰椎的区域表达了被称为Hox10的基因。紧随其后的是发育荐椎的区域，该区域表达Hox10和Hox11这两种基因。在剔除了Hox11基因的突变体中，原本形成荐椎的区域表达了腰椎区域的基因。那么体节上有什么表现？最终结果是小鼠的全部荐椎都长成了腰椎的样子。进一步的实验表明，这一模式可以在不同的基因和身体部位重复。胸椎上长有肋骨。通过基因敲除，可以让整个脊柱的后部都表达胸椎的基因。结果就是，突变体小鼠的肋骨...
• 韧勉

  2022-01-26
  想象一下，一个独立的细胞只知道疯狂地分裂和繁殖，并没有在适当的时间或位置死亡，像这样的细胞将会占据并损坏身体。实际上，这就是癌症的作用方式：癌细胞打破规则，自私地运行，其增殖与凋亡都与身体的整体需求相违背。癌症揭示了部分与整体之间的基本矛盾，即构成躯体的部件与躯体整体之间的矛盾。如果部件出于自身的短期利益无限地分裂，就会导致躯体崩溃。癌症是一种基因突变所致疾病，突变会不断累积并导致细胞过快增殖或无法正常凋亡。作为响应，躯体形成了防御机制，例如免疫应答，可以除去行为异常的细胞当这些检查点和防御措施最终崩溃，而细胞的行为不再可控时，症将致命。基因组内部也存在类似的冲突。芭芭拉・麦克林托克发现的跳厥基因之所以存在，就是为了自我复制，就像癌细胞一样。躯体内部的战争存在于想要疯狂增殖的自私部件与整体之间。基因组挣扎着纳入自私的元素，病毒不断入侵，以及数以万计的细胞不断运转以保持躯体的机能正常运行，因此多细胞动物的躯体是在不同时间、不同地方出现的各个部件的联合体。这些部件或冲突或合作，随着时间推移发生了变化，为演化提供了动力。
• 韧勉

  2022-01-25
  个并不太隐蔽的秘密是，生物创新从来不是伴随着与之相关的巨大转变而出现的。羽毛并不是出现在飞行演化的过程中，肺和附肢也不是出现在脊椎动物登上陆地的过程中。更重要的是，如果没有这些创新，生命史上的重大变革以及其他类似的转变将不可能发生。生命史上的重大转变不必等待许多创新同时出现，而是通过给已有的结构赋予新的功能来实现的。早在很久之前，创新的前体就已经存在了。事情并非始于你认为它们开始的时候。这就是通过演化来实现革新的故事。生命史中变化的道路是曲折的，到处都是弯路、死胡同，以及仅仅是因为它们出现的时机不对就失败了的创新。达尔文提出的5个字，认为许多创新是通过已有特征的功能转变实现的，为我们理解器官、蛋白质甚至DNA的起源铺平了道路。但是，鱼类、恐龙和人类的身体并不是在受精时就完全形成，而是根据亲代传给后代的基因在每一代中重新构建。这些生物发明的精髓就在于这些基因。正如达尔文所预见的那样，身体构造可能在一种环境下出现，而在另一种环境下被赋予新的功能（正如我们即将看到的那样）。