線粒體夏娃

舉例說，誰更可能是今日摩洛哥人的祖先？是伊斯瑪利，還是他的某個妻妾？根據推測可以得出以下結論：第一，必定存在著一位可稱為“線粒體夏娃”的女性，她是所有現代人最晚的純粹母系共同祖先；第二，必定還有一個稱為“焦點祖先”的人，其性別尚不為人知，卻是所有現代人通過任何遺傳途徑而來的最近的共同祖先；第三，“線粒體夏娃”和“焦點祖先”有可能是同一個人；第四，“焦點祖先”更有可能是男性，而不是女性；第五，對於“線粒體夏娃”生活於何地尚存爭議，但從已報道的觀點看，人們仍傾向於非洲。

第五條需科學證據檢驗，而前4條只需藉助常理推斷即可。人類是已知生物群中有思維能力的最高級靈長類動物，人類的起源、遷移、進化和適應的模式，遠比其他任何生物種群複雜得多。

在生物分類學上，人類只有一個種。換言之，人類沒有種間所存在的生殖隔離，甚至黃種人、白種人和黑種人之間連亞種都不存在。因而可以說，人類在歷史上向地球的任何一處遷移的可能性都是合理的。常說的“人種”，充其量不過是大的族群。

人類雖然在形態上有很大差別，但在分子水平上並沒有特別大的不同。某些特定的DNA片段在不同族群呈現出明顯的差異，這些差異正是人們用以區別不同地區、跨越不同時代的人群的主要研究指標。

人的基因有數萬個，絕大部分位於細胞核的染色體上，但是有極少數（確切地說是37個）位於細胞質的線粒體中。每個細胞中都有成千上萬個線粒體，它們是細胞的“呼吸器官”，為細胞活動提供能量。

在精子生成過程中，絕大多數的線粒體都被去除了，只保留極少數的線粒體提供精子運動的能量。在受精時，精子細胞核進入卵子，與卵子細胞核融合，而精子中殘餘的線粒體則被擋在外頭，不進入卵子。因此，下一代的細胞核基因，一半來自精子，一半來自卵子，但線粒體基因則全部來自卵子。也就是說，線粒體基因屬於母系遺傳的。

在生成精子、卵子的過程中，細胞核的基因會發生重組，把原來的排列都打亂了。但是線粒體的基因卻不會重組，因此它的傳遞是相當忠實的。不過，並不存在百分之百的完全忠實的遺傳，在線粒體基因的傳遞過程中，就象細胞核的基因一樣，還是會發生罕見的基因突變，改變了基因序列。隨著時間的推移，線粒體基因積累的突變越來越多，後代個體之間線粒體基因序列的差異也就越大。一般說來，兩位個體之間線粒體基因序列差別越大，表明他們與共同祖先分離的時間越長，親緣越疏，反之則越近。

這樣，通過比較現在各個個體之間線粒體基因序列的差異，我們就可以比較他們的親緣關係是怎麼樣的，然後根據基因的突變率，就可以算出這些個體的共同祖先生活在什麼時候。時間越向後推移，突變越多，但是如果越往前追溯，則突變越少，最後必然要達到一點，即不存在現存的所有突變，而只有一種原型。這時候我們就說找到了現在所有人的線粒體的共同祖先了。通過追蹤線粒體基因的譜系，發現在大約14萬年前出現了交叉點，表明現存所有人的線粒體基因都傳自14萬年前的一名女性。她被形象地稱為“線粒體夏娃”。

細胞核中決定男性性別的Y染色體也是單性遺傳的，只不過它是父系遺傳，由父親傳給兒子。通過比較各個個體之間Y染色體序列的差異，我們也可以計算出現在所有人的Y染色體都來自大約6萬年前的一名男性。他被稱為“Y染色體亞當”。

所謂“夏娃”、“亞當”本來只是一種比喻說法，但是一般人都誤會了這個發現，以為它意味著在當時只存在一個女人或一個男人。原教旨基督徒甚至把這個發現當成了《聖經》的亞當、夏娃的故事真實可靠的證明。當然也有人很奇怪“亞當”和“夏娃”生活的年代怎麼會相距好幾萬年。

這當然是無稽之談。這個發現，絕不意味著14萬年前只有一個女人或6萬年前只有一個男人。恰恰相反，當時肯定同時生活著許多女人和許多男人，只不過她們的線粒體基因和他們的Y染色體基因沒有遺傳到現在而已。但是她們或他們遺傳下了其他的基因。“線粒體夏娃”和“Y染色體亞當”除了遺傳下線粒體和Y染色體，很可能沒有其他基因一直遺傳到現在。

不僅是線粒體基因或Y染色體才存在這種情形。我們隨便拿一個基因，只要把它們的突變過程追溯得足夠遠，總能找到一個共同祖先，只不過，這些祖先生活的時間可能各不相同。這些祖先甚至未必是人，有的可能要追溯到人進化出來之前的某個動物。

可以說，這是統計學上的一個假象，原因就在於越往前追溯，每個人的祖先越多：你有兩個父母，四個祖父母，八個曾祖父母……如果這麼翻倍下去，幾十代后就會成了個天文數字。但是每一代人的人數又是固定的，實際上越早期人數會越少，所以，只要追溯得足夠遠，當時以及在那以前生活著的、到現在還有後代的所有的人就都會成了你的祖先，依次類推，人人如此。所以，如果我們以全世界的人所共有的某項特徵為據（比如線粒體基因、Y染色體或某種基因）往前追溯，最後全世界的人總能找到一個共同的祖宗，但是這絕不意味著當時就沒有其他的人了，更不意味著這個老祖宗的遺傳貢獻就比其他的同時代的人都大。

用姓的遺傳打個比方就很容易理解了。我們拿著方氏家譜一代代往前數，最後找到了方家始祖，但是這絕不意味著方家的所有遺傳都只來自方氏始祖夫婦，在方家幾千年的演變中，不斷地加入了外家族的血液，而這些人的血緣，都可以追溯到與方氏始祖同時期的人身上，這些人中，有的對方家血緣的貢獻，說不定還超過了方氏始祖。只不過，當我們以“方”姓為標誌來研究方家血緣時，把這些來自外姓的血緣都忽略掉了。

1987年，權威雜誌《自然》上發表了一篇論文，稱“所有的線粒體DNA都來自一個女人”，而她活在大約20萬年前的非洲。這篇論文的作者是伯克利市加利福尼亞大學的麗貝·L.卡恩、馬克·斯通金，以及他們的博士導師阿倫·威爾遜。它從各方面激起了人們強烈的興趣和激烈的爭議，這種狀況一直延續至今。作者將他們分析的樣本稱為“線粒體DNA”，而媒體戲稱之為“線粒體夏娃”，這個稱呼更加令人難忘，但也容易使人誤解。這個夏娃並不是活在當時的唯一一位女人，她和創世紀的夏娃不同。根據聖經的文字記載推斷，人類的歷史應該是數千年，而不是20萬年。另外，許多進化論者相信，人類是在世界上的不同地區同時進化的，他們並不贊成“走出非洲”的理論根據后一種理論，解剖學意義上的現代人源自非洲，而後遷移至世界各地。卡恩和她的同事分析了線粒體DNA (mtDNA)以及非核DNA (nDNA)。nDNA負責向後代傳遞我們眼睛的顏色、人種特徵，以及對某些疾病的易感性：mtDNA只能編碼蛋白質的合成及線粒體的其他功能。nDNA存在於機體的所有細胞內，混合了母親與父親的DNA（重組）；而mtDNA幾乎只源於母系，來自精子的mtDNA即使有，也只有極少的部分。親緣關係相近的個體擁有幾乎完全一樣的mtDNA，數千年裡只出現過偶然的突變。人們認為，突變的數量越少，我們離共同祖先的時間距離就越短。

線粒體夏娃的支持者並不認為這個夏娃是世上第一個女人，或當時唯一的女人。相反，他們估計出現了某些災難事件，令地球人口大幅度地減少了1萬～2萬人，只有這位夏娃的女性後裔系譜沒有中斷。據稱，這位夏娃是所有現代人最晚近的共同祖先。

地球上一切生命活動所需要的能量主要來源於太陽能。但不同類型的生物體吸收能量的機制不同，光能轉變為化學能只發生在具有葉綠素的植物和一些有光合能力的細菌中，它們能通過光合作用，將無機物(如CO2和H2O)轉化成可被自身利用的有機物，這類生物是自養生物。而動物細胞不具有葉綠體，它們以自養生物合成的有機物為營養，通過分解代謝而獲得能量，因而被稱為異養生物。而動物細胞實現這一能量轉換的細胞內主要結構就是線粒體。

線粒體是一個敏感而多變的細胞器，普遍存在於除哺乳動物成熟紅細胞以外的所有真核細胞中。細胞生命活動所需能量的80%是由線粒體提供的。所以它是細胞進行生物氧化和能量轉換的主要場所，也有人將線粒體比喻為細胞的“動力工廠”。此外，近年來的研究也顯示，線粒體與細胞內氧自由基的生成、細胞死亡及許多人類疾病的發生有密切的關係。