现代医学维持我们生命的能力让人不禁认为人类进化可能已经停止。更好的医疗保健可以让一些人活得更久,从而更有可能传递基因,从而扰乱进化的关键驱动力。
但如果我们观察DNA的进化速度,我们就会发现人类的进化并没有停止——甚至可能比以前发生得更快。
进化是一个物种的 DNA 经过许多代的逐渐变化。它可以通过以下方式发生:自然选择,当基因突变产生的某些特征有助于有机体生存或繁殖时。
因此,此类突变更有可能遗传给下一代,因此它们在人群中的发生频率会增加。逐渐地,这些突变及其相关特征在整个群体中变得更加普遍。
通过观察对我们 DNA 的全球研究,我们可以看到自然选择最近已经发生变化并将继续发生变化的证据。
尽管现代医疗保健使我们摆脱了许多死因,但在无法获得良好医疗保健的国家,人口仍在不断增长。传染病爆发的幸存者通过将遗传抵抗力传给后代来推动自然选择。
我们的DNA显示了最近对致命疾病的抵抗力的证据,例如拉沙热和疟疾。选择响应疟疾是仍在进行中在该疾病仍然常见的地区。
人类也在适应环境。突变使人类能够生活在高海拔地区在以下地区的人群中变得更加普遍西藏,埃塞俄比亚,以及安第斯山脉。
基因突变在西藏的传播可能是过去 3000 年来人类最快的进化变化。
这种频率的快速飙升突变基因血氧含量的增加使当地人在高海拔地区具有生存优势,从而导致更多的儿童存活下来。
饮食是适应的另一个来源。证据来自因纽特人DNA显示了最近的适应,使它们能够依靠北极哺乳动物富含脂肪的饮食而茁壮成长。
研究还表明自然选择有利于突变,使成年人能够产生乳糖酶(分解乳糖的酶),这就是为什么某些人群可以断奶后消化牛奶。
超过 80% 的西北欧人可以消化乳糖,但在很少喝牛奶的东亚部分地区,他们无法消化乳糖是常态。
就像高海拔适应一样,消化牛奶的选择也发生了进化在人类身上不止一次并且可能是最近最强的一种选择。
我们很可能也在适应不健康的饮食。一项研究对 20 世纪美国家庭遗传变化的研究发现,血压和胆固醇水平的选择会降低,而现代饮食可能会导致这两者致命。
然而,尽管有这些变化,自然选择只影响大约我们基因组的 8%。根据中性进化论,基因组其余部分的突变可能会偶然随意改变群体中的频率。
如果自然选择被削弱,它通常会清除的突变就不会被有效地去除,这可能会增加它们的频率,从而提高进化速度。
但中性进化无法解释为什么有些基因的进化速度比其他基因快得多。我们通过比较人类 DNA 与其他物种的 DNA 来测量基因进化的速度,这也使我们能够确定哪些基因仅在人类中快速进化。
一种快速进化的基因是人类加速区 1 (HAR1),这是大脑发育过程中所需要的。人类 DNA 的随机部分与黑猩猩比较器的相似度平均超过 98%,但 HAR1 进化速度太快,相似度只有 85% 左右。
尽管科学家可以看到这些变化正在发生,而且速度有多快,但我们仍然不完全理解为什么某些基因会发生快速进化,而另一些基因却不会。
最初被认为是自然选择的结果,现在我们知道了并不总是正确的。
最近人们的注意力集中在这个过程上有偏差的基因转换,当我们的 DNA 通过精子和卵子传递时就会发生这种情况。
制造这些性细胞需要破坏DNA分子,重新组合它们,然后修复断裂的部分。然而,分子修复往往以有偏差的方式发生。
DNA 分子是由四种不同的化学碱称为 C、G、A 和 T。修复过程更喜欢使用 C 和 G 碱基而不是 A 或 T 进行修复。
虽然尚不清楚为什么存在这种偏差,但它往往会导致 G 和 C 变得更加常见。
DNA 常规修复位点 G 和 C 的增加会导致我们基因组部分的超快进化,这一过程很容易被误认为是自然选择,因为两者都会导致高度局部化位点的 DNA 快速变化。
我们的大约五分之一进化最快的基因,包括HAR1,都受到了这个过程的影响。如果 GC 的变化是有害的,自然选择通常会反对它们。
但随着选择的减弱,这一过程可能在很大程度上不受控制,甚至可能有助于加速我们 DNA 的进化。
人类突变率本身也可能正在发生变化。人类DNA突变的主要来源是细胞分裂过程,该过程产生了精子细胞。男性年龄越大,精子中发生的突变就越多。
因此,如果他们对基因库的贡献发生变化——例如,如果男性推迟生育——突变率也会发生变化。这设定了速率中性进化。
认识到进化不仅仅通过自然选择发生,这清楚地表明这个过程不可能永远停止。将我们的基因组从自然选择的压力中解放出来,只会让它们接受其他进化过程——使得预测未来人类会是什么样子变得更加困难。
然而,在现代医学的保护下,很可能会给子孙后代带来更多的遗传问题。