50亿公里的感悟

关毅 (本刊特约记者)

50亿公里的感悟

关毅 (本刊特约记者)

经过8年、50亿多公里的星际之旅，“黎明”号探测器终于飞抵谷神星，同时也一跃成为人类科学史上第一架环绕两颗地外天体运行的航天器。正是这份坚持与执着让“黎明”号探测器“终成正果”，同时或许还能让我们悟出些许道理。

科学家发现最古老恒星系统具有112亿年历史，包含5颗行星

天文学家日前发现了银河系中已知最古老的一组行星，这5颗炙热并且可能由岩石构成的天体的年龄是太阳系的2倍多。对这一古老系统的进一步研究将为了解星系中行星形成的早期阶段带来曙光。这项发现说明，类地行星的形成遍布宇宙的几乎整个历史，为寻找外星生命提供新的线索。

英国伯明翰大学天体物理学家Bill Chaplin介绍说，这一行星系统的母星是开普勒-444，这是一颗距离地球117光年的与太阳类似的恒星，位于天琴座，个头略小于太阳。开普勒-444非常明亮，用双筒望远镜很容易找到。

Chaplin和他的同事对美国宇航局(NASA)的开普勒项目搜集的数据进行了几年的分析研究，该空间望远镜通过对银河系的一个区域进行观测力图发现与地球类似的行星。对于开普勒-444的研究似乎已经让科学家得了一个大奖。

总的来说，这5颗行星从其母星前掠过并形成了微弱的日蚀，从而透露了它们的存在以及大小，还有其环绕母星运转的周期。所有的行星均位于距离开普勒-444约1200万km的范围内，并且环绕母星运转一周的时间不超过10天。(在太阳系中，水星与太阳的距离最近，为4600万km。)

Chaplin指出，这5颗行星由于距离恒星太近而不可能位于星系的宜居带中，因此它们的表面不可能存在生命。实际上，这些行星的表面温度比水星热得多，因此任何大气或海洋可能在很久之前便随着不断汽化而消失了，只留下烤焦的岩石表面。

Chaplin说，距离开普勒-444最近的一颗行星的大小与水星相仿，而最远的一颗行星则比金星或地球略小。其他3颗行星的大小与火星类似。

并未参与该项研究的哈佛大学天体物理学家Andrew Vanderburg表示：“在同一个遥远的系统中发现5颗比地球还要小的行星，这真让人感到不可思议。”

Chaplin指出，开普勒空间望远镜之前也曾在其他恒星的周围发现了多行星系统。此次新发现的开普勒-444的不同之处在于其古老的年龄——这颗恒星大约有112亿年的历史。研究人员在2015年1月27日的《天体物理学杂志》网络版上报告了这一发现。相比之下，宇宙的年龄是138亿岁，而太阳系的历史仅为46亿年。

5颗行星紧密地围绕具有112亿年历史的开普勒-444旋转(图片来源：TIAGO CAMPANTE)

为了估算开普勒-444的年龄，研究人员分析了恒星亮度的微弱变化——在一年的时间里，望远镜每一分钟便会采集一次恒星的亮度数据。这些变化使得天体物理学家得以计算恒星内部的音速，从而让研究人员能够推断恒星内部的氢氦比例——这是确定一颗恒星在其演化的过程中走了多远的关键。天文学家认为，在我们的太阳系中，行星在太阳出现后很快便已形成。Chaplin说：“在地球形成的时候，这一恒星系统中的行星便已经要比今日的地球更为古老。”

开普勒-444星系古老的年龄表明地球级别的行星在宇宙形成的极早期便有可能出现。对开普勒-444进行的光谱学分析揭示了这颗恒星缺乏铁元素，因此环绕其运转的行星也可能缺铁。Chaplin推测，这些行星很可能主要由比铁轻的元素构成，例如碳、氮、硅和硫。

加利福尼亚州山景城NASA下属埃姆斯研究中心天体生物学家Natalie Batalha表示，对这一古老星系以及与其类似星系的进一步分析，将有助于研究人员更好地模拟行星在银河系以及整个宇宙中是如何以及何时形成的。

十位男性在当今人口中留下遗传印记相关世系出现与古代社会政治因素有关

目前全世界有数以百万计的男性携带着成吉思汗的遗传特征，这个著名的蒙古统治者死于1227年。研究人员如今发现，还有10位男性以其旺盛的生育能力在今天的人口中留下了持久的烙印。这项研究表明，是一些社会政治因素促成了这样的世系，但这些留下遗传印记的男性的身份依然是一个谜。

成吉思汗的遗传“遗产”案例曾令世人瞩目。由如今在英国欣克斯顿市威康信托基金会桑格研究所任职的进化遗传学家Chris Tyler-Smith率领的研究团队在2003年发表的一篇论文中指出，横跨亚洲的16个族群中8%的男性(以及全世界0.5%的男性)共享了近乎完全相同的Y染色体序列。存在于这些人脱氧核糖核酸(DNA)中的变异表明，这一世系起源于约1000年前的蒙古。

据《自然》杂志报道，成吉思汗以拥有数百名后代而闻名于世。但与法国图卢兹市萨巴蒂大学遗传学家Patricia Balaresque一道主持这项最新研究的莱斯特大学遗传学家Mark Jobling表示，一个Y染色体世系则需要在一个更大的家谱中追随一个单一的父系，并且在扩散于广阔地理区域内的数代人中留下持久的遗传印记。

Jobling指出：“偶尔有很多男人会拥有很多儿子。但一般情况下，这些‘儿子’自身拥有大量儿子的可能性并不是太高。你必须有一个强化的过程。”建立这样成功的血统往往取决于社会制度，即允许有权势的男人与众多女性生育后代。

除了成吉思汗和他的男性后裔，研究人员之前曾识别出其他两个高成功率Y染色体世系的创始者—— 一个是死于1582年的中国满族统治者觉昌安；另一个则属于爱尔兰中世纪的Uí Néill王朝。

在这项新的研究中，Jobling的团队通过对横跨亚洲的127个族群中5000多名男性的Y染色体进行分析，从而对这些人的遗传奠基人进行了一次系统搜索；研究人员之所以将目光聚焦在这一区域，是因为这里有许多可用的数据，并且在亚洲已经发现了类似世系的证据。

研究人员最终发现，有11个Y染色体序列分别占据了5321个基因组中的20多个基因组。研究人员利用共享序列中的DNA差异以及随时间积累的随机突变，大致确定了这些世系的创始者生活在什么年代。同时，通过假定创始男性曾生活在他们的基因型最为普遍和多样化的地区，从而追溯了世系的地理源头。

Jobling的研究团队在《欧洲人类遗传学杂志》上报告指出，正如觉昌安一样，成吉思汗的父系血统再次站了出来。

乌兰巴托的成吉思汗雕像(图片来源：Michael Kohn/EPA/Corbis)

研究人员鉴别发现，其他9个世系的起源遍及从中东到东南亚的整个亚洲地区，并且在时间上可以从公元700年追溯到公元前2100年。Jobling警告说，这些年代数据存在巨大的误差范围，但他强调，对于这些世系的估算与之前在成吉思汗和觉昌安中所使用的方法类似。

研究人员指出，生活在公元前2100年至公元前300年的遗传创始人存在于中东地区、印度、东南亚和中亚的农业社会及游牧文化之中。他们的年代与等级体系在亚洲青铜器时代出现的时间相一致，例如巴比伦人。较近的3个世系则全部与中国东北部地区及蒙古的游牧民族有关。它们包括与觉昌安和成吉思汗有关的两个世系以及可回溯到公元850年的第三个世系。研究人员鉴别出第三个850年世系的几个候选者，但他们表示还需要进行更多的研究。

“寻找这些联系是迷人的。我们做的时候使用的是非常间接的推理，你可以尝试对每个世系这样做。”Tyler-Smith说，“我真的希望有人会找到成吉思汗墓和遗骸。”

美发射土壤水分监测卫星有助于提高天气预报、洪水预警和干旱监测的准确率

在全球范围内，土壤保持着地球的一小部分水分。然而这些水分在水、碳和能量的循环过程中依然是一个至关重要的方面：它决定了一个地区对于干旱及洪涝的敏感程度，决定了植物能否很好地生长并吸收大气中的碳，同时还决定了地球的升温与冷却——这是暴风的一个关键驱动因素。然而在大多数情况下，土壤水分的监测一直依赖于稀疏设置在地面上的探测器。美国剑桥市麻省理工学院(MIT)水文学家Dara Entekhabi表示：“在一个气候模型中对3个最大循环进行模拟曾完全是一种幻想。”

然而于2015年1月29日发射升空的美国宇航局(NASA)的土壤水分活动探测器(SMAP)——一枚价值9.16亿美元的人造卫星——将使这一切发生改变。

SMAP是美国地球科学家承担的一项高优先级任务，该任务将在每2～3天、以10 km的分辨率生成一个土壤水分的全球地图，从而有助于提高天气预报、洪水预警和干旱监测的准确率。

作为这一项目的科学团队负责人，Entekhabi表示：“这是人们从光学遥感观测的初期便开始追求的一个重要目标。”

这颗卫星看起来像是科幻小说中描述的一个奇妙装置——在一个像套索般的长长吊杆的顶部旋转着一个直径6 m的碟形天线。

据介绍，当人造卫星到达预定轨道后，吊杆将伸长，同时碟形天线也将完全展开。这架碟形天线由镀金的钼带制成，其作用相当于人造卫星上两个装置—— 一个雷达和一个辐射计——的反射器。该雷达能够自主工作，即随着向碟形天线发射的脉冲被弹回地球，进而监测来自地面的反射。

与辐射计相比，雷达具有更高的分辨率，却很难穿透植物，而前者能够探测到由土壤自身释放的辐射——尽管其分辨率较低，但受到的干扰也相对较少。

总的来看，SMAP装载的两件设备与欧洲空间局(ESA)的土壤水分和海洋盐分(SMOS)人造卫星相比是一个巨大的进步，后者于2009年发射升空，并且只携带了一个辐射计。

荷兰诺德维克市欧洲空间研究与技术中心项目科学家Matthias Drusch表示，目前，来自SMOS的数据已经被并入加拿大气象局和欧洲中期天气预报中心的天气预报当中。他说：“通常来说，这些数据并不关注土壤中的水分。”

NASA的SMAP项目将对地球土壤湿度进行监测(图片来源：NASA/JPL)

但Drusch指出，SMOS的分辨率是相当粗糙的30～50 km，并且SMOS团队同时很难消除来自军用和民用雷达的干扰。为了避免这个问题，SMAP则采用了监听一些窄无线电频带的方式。其中一些频带可能受到无线电干扰，但不太可能出现所有频带在任何时段都被干扰的情况。

来自SMAP的数据将有助于改善美国农业部的干旱预报能力，同时对美国国家气象局的洪水预警提供指导。

与此同时，科学家仍有很多问题需要回答。例如，土壤水分如何对暴雨的运行机制产生影响？风暴需要大气与对流中的水分相结合，从而驱动暴风云的抬升。来自潮湿土壤的水分蒸发会导致一种被称为回收降水的现象，但这里还有一个负面的反馈，因为蒸发会冷却地球，进而抑制驱动对流所需的热量。

Entekhabi指出，风暴可能在10 km的长度尺度下交替需要干燥与潮湿的土壤——一个用来增加大气湿度，另一个用来增加对流能量，而SMAP所具有的分辨率正好可以用来验证这一想法。

据悉，该卫星于当天在加利福尼亚州范登堡空军基地由德尔塔2型火箭发射升空。

欧洲“迷你航天飞机”实现新突破

法国巴黎时间2015年2月11日，欧洲航天局(欧航局)用于验证大气层再入技术的“迷你航天飞机”——过渡试验飞行器(缩写为IXV)成功发射升空，并沿轨道飞行约1小时40分后成功返回地球。这标志着欧洲在航天器再入返回技术上实现新突破。

一枚“织女星”运载火箭当天搭载这一试验飞行器从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。飞行器在距地球表面约320 km的高度与火箭分离，然后借助自身的推进器爬升至距离地面约412 km的轨道最高点。随后，飞行器开始再入大气层，并在这一过程中用所携带的300多个传感器收集有关温度、压力、负荷、空气热动力等方面数据。

欧航局说，飞行器在飞越地球大半圈后，借助降落伞下降，成功按计划溅落在太平洋中加拉帕戈斯群岛以西海域。飞行器经打捞回收后将被送至欧航局位于荷兰的技术中心进行详细分析检验。有关本次飞行试验的初步研究结果预计将在一个半月后发布。

欧航局局长让-雅克•多尔丹(Jean-Jacques Dordain)说，这次试验的成功为欧航局大气层再入技术和可重复使用航天器的研发事业开启了新篇章。

这个大小接近一辆轿车的小型航天器由泰雷兹-阿莱尼亚宇航公司设计、制造并组装。它的外形酷似缩小版的美国航天飞机，具有气动升力设计，并配备了先进的制导、导航和控制系统。

在验证飞行器的控制系统、导航系统以及空气动力学等方面设计和功能的同时，此次试验还重点对飞行器外层隔热防护性能进行测试。由于飞行器在重返大气层过程中需承受超高温度，采用陶瓷和烧灼材料制成的隔热防护系统能避免飞行器被高温灼烧受损。

欧航局的“过渡试验飞行器”计划在2002年提出，耗资近1.5亿欧元，是欧洲研发先进自动航天运输系统的重要试验。尽管此前欧洲在航天器发射入轨和太空系统操作领域处于世界领先地位，但在航天器再入返回技术方面仍落后于美国和俄罗斯。

负责这一计划的乔治•图米诺此前曾说：“我们还未能完全掌握针对航天器入轨、在轨操作和从轨道返回地球这一全套技术。而过渡试验飞行器计划的首要目标就是要取得这类项目的相关经验——获得令飞行器从轨道返回地球的能力。”

欧洲航天局的过渡试验飞行器发射升空(图片来源：ESA)

航天器再入返回技术是开发可重复使用运载火箭、进行地外天体采样并返回以及载人航天飞行的基础，同时对欧洲未来进行地球观测、微重力研究、卫星维护等工作具有重要现实意义。目前，欧洲的阿丽亚娜5型火箭和正在“酝酿”中的阿丽亚娜6型火箭均属于一次性运载火箭。一旦欧洲具备使火箭部分层级在发射后返回地球并重新利用的能力，将大大降低空间发射任务的成本，并提升地区航天业的国际竞争力。

“黎明”号到达谷神星成为第一架环绕两颗地外天体运行的航天器

2015年3月6日，小行星谷神星把美国宇航局(NASA)的“黎明”号探测器拽入自己的引力怀抱。迄今为止，直径接近1000 km的谷神星是人类在太阳系中尚未探测过的最大天体之一，而这颗原行星同时也有望为科学家揭示几十亿年前关于水的秘密。

“黎明”号探测器如今已经在谷神星北半球的一个92 km宽的陨石坑中发现了两个亮斑。它们可能是太阳光在冰面——这是行星科学家期望能够在这颗小行星上找到的东西——上形成的反光。但解释为什么这里有不止一个亮斑将成为有关谷神星的第一个大谜团。

“黎明”号项目副首席研究员、加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室(JPL)行星科学家Carol Raymond表示：“谷神星真的让我们感到非常惊讶。”

由电离氙提供动力的“黎明”号探测器于2007年开始了飞往谷神星的航程。

2011—2012年，“黎明”号探测器到达了自己的第一个中转站——另一颗大型小行星灶神星，进而发现这颗小行星是一个有趣的天体，其间遍布高耸的山脉并覆盖着含水的矿物质。

科学家希望“黎明”号探测器能够揭示谷神星上两个神秘亮斑的秘密(图片来源：NASA)

在达到谷神星后，“黎明”号探测器成为了第一架环绕两颗地外天体运行的航天器。如果使用传统推进器，“黎明”号探测器将无法造访这两颗天体。它的主要目标之一便是探索这颗巨大小行星中的水。

天文学家利用NASA的哈勃空间望远镜进行观测后认为，谷神星膨胀的方式表明其冰冻的外壳下包裹着一颗岩石内核。2014年，科学家利用欧洲空间局(ESA)的赫歇尔空间望远镜报告说发现谷神星喷出了水蒸气。这些水分或许可以回溯到太阳系形成时的45亿多年前。

JPL行星科学家Julie Castillo-Rogez指出，谷神星的原始海洋可能会从围岩中萃取盐分。随着小行星的冷却，水开始冻结，进而浓缩了液体中保留的盐分。这也就意味着谷神星曾经拥有——甚至依然存在—— 一个埋藏的咸水海洋。天体生物学家推测，那样的地方有可能存在地外生命。

“黎明”号探测器将利用一种红外仪器绘制谷神星表面矿物质图。寻找到盐分将会支持那里存在一个海洋的假设。参与该项工作的Castillo-Rogez表示：“我真的非常兴奋。”

“黎明”号探测器于2007年9月发射升空，开始长达8年超过50亿 km的星际探索之旅。它在2011年7月进入灶神星轨道，对其展开了14个月的探测，采集了关于灶神星的珍贵数据和图像。

这架斥资4.73亿美元的探测器将在距离谷神星表面375 km的轨道上运行。其初始任务将持续至2016年6月。此后，“黎明”号探测器将在一条不确定的轨道中漂浮，成为谷神星的一颗人造卫星。

中国发现地球最古老原始动物化石

由中国科学院南京地质古生物研究所牵头的一个课题组于2015年3月9日报告说，新发现的一枚米粒大小的化石显示，至少6亿年前地球上已出现原始动物。这是迄今全球发现的最早且可信的原始动物实体化石。

由南京地质古生物研究所研究员朱茂炎领衔的课题组当天在美国《国家科学院学报》上说，他们在中国贵州省“瓮安生物群”中发现了一枚原始海绵动物化石，虽然体积只有2～3 mm3，但其历史已达6亿年，它被命名为“贵州始杯海绵”。

朱茂炎说：“这一发现将消除学界对6亿年前地球上是否出现动物的疑问。”

据介绍，该化石保存在白云质磷块岩中，研究人员使用化学溶蚀法将白云质围岩(围岩是某种地壳物质周围的岩石)剥离后得到了完整的化石标本。然后研究人员使用三维无损成像法，在不破坏化石的前提下观察了它的三维结构。

研究显示，化石整体外观呈缠绕的管状，由3个独立的腔室和它们共用的一个实体基座组成，每个腔室都有一个向上的开口。该生物体已发生明显的细胞分化，具有与现代海绵动物相似的表皮细胞和领细胞(位于体腔壁内层、带有鞭毛的一种细胞)结构，其表面细胞之间还发育了数量众多的小孔，这些小孔直通有开口的腔室，和腔室一起形成简单的水沟系统，为生物体提供与外界进行物质交换的通道。

论文第一作者殷宗军博士说：“这些生物学特征表明它是一种与现代海绵动物非常相似的原始动物，能固着在浅水区的海底通过简单的水沟系统进行滤食生活。”

海绵动物是整个动物界中最原始的类群，它们没有真正的组织和器官，只有分化的细胞。朱茂炎说，以前发现的可靠海绵化石是寒武纪早期的海绵骨针化石，距今约5.3亿年，因此本次发现把海绵动物的化石记录向前推进了7000万年。对于此前某些媒体报道过的寒武纪之前的海绵化石，他认为“均不可靠，因为那些化石没有保存海绵动物典型的特征构造”。

瓮安生物群位于贵州瓮安县境内，距今已有约6亿年历史。多年的研究发现，瓮安生物群主要由多细胞藻类、大型带刺疑源类(即具备有机质壁但不能归入已知生物门类的生物)和后生动物(即草履虫等原生动物以外的动物门类)胚胎等多种化石组成，但此前所发现的动物化石标本以未分裂的受精卵和早期分裂的动物胚胎为主，没有找到可靠的动物成体化石，这使得一些学者对瓮安生物群中胚胎的动物属性提出质疑。

新发现的原始海绵动物化石(图片来源：ZONGJUN YIN)

朱茂炎解释说：“‘贵州始杯海绵’是保存细胞结构的三维动物成体化石，不是胚胎期化石，该动物的细胞组织结构清晰易辨，终于使得瓮安生物群中是否有真正的动物化石这一疑问有了一个肯定的答案。”

土卫二热泉成首个地外热液活动例证专家建议发射探测器寻找生命迹象

在土星的卫星土卫二地表下埋藏的海洋中，似乎正有热泉从底部喷出。这一发现——这也是在地球之外发现的首个热液活动的例证——很可能会支持向这颗星球发射探测器以寻找生命迹象的努力。

由美国及欧洲航天机构合作开发的“卡西尼”号探测器已经发现在土卫二上流淌着富含硅的微小颗粒，这些微粒的直径为5～10 nm。行星科学家在3月12日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

这些微粒的大小和化学构成表明它们来自在这颗卫星的海洋与底层的岩石交汇处发生的热液活动。

这意味着有壮观的水柱从土卫二上喷出，这一现象几乎可以肯定与那些地表深处的热泉有关。

帮助主持这项研究的美国博尔德市科罗拉多大学行星科学家Hsiang-Wen Hsu表示：“我们注意到，在土卫二表面发生的事情实际与其地表下的海洋有关。”他说：“并且至少有一部分地下海洋是相当温暖的，事实上那里现在正存在着活跃的热液活动。”

在地球上，水与岩石在水下的热泉中相互作用从而产生了对生命友好的化学物质——细菌和其他生物正好能够在这里茁壮成长。美国、欧洲和日本正在开发中的几项探测器计划都打算在土卫二的水柱中寻找生命的迹象。

造访土卫二是科学家最近几年才有的想法。

2009年，研究人员报告说在土星的一个著名的光环中发现了盐粒，而这个光环便是由来自土卫二的微粒所形成的。2011年，这些研究人员假设，这些微粒来自于土卫二上的一个由盐水构成的海洋；而2014年，另一个研究团队利用来自“卡西尼”号探测器的引力测量确定了土卫二存在地表下的海洋。

如今，Hsu的研究团队描述了一些不但含盐并且含有二氧化硅的微粒。这一发现非常重要，因为它意味着热泉现在非常活跃，并且并非仅仅是在过去的某一时刻曾经存在。

Hsu表示：“如果你找到了盐，这可能意味着水正在与岩石中的物质发生接触。”发现硅表明水与岩石正在进行相互作用，并且是在相当高的温度下。

Hsu及其同事还进行了实验室实验，旨在探讨微小的硅粒子是在什么条件下形成的。

研究人员认为，二氧化硅微粒是部分岩石成分在高温水中溶解后又急剧冷却时出现的。地球上的温泉和从海底涌出的热水中也含有二氧化硅微粒，因此在土卫二的岩石质海底，很可能与地球海底一样，有高温热水从裂缝中喷出。

在地球海底的热液喷口，有被地热加热到数百摄氏度的水喷出，地球最初的生命诞生时，很可能以这种热水中含有的硫化氢为食。

研究人员在不同的温度下将含有盐、氨及其他化学物质的岩石物质粉末进行了混合。他们发现，当温度到达90oC或更高后，在略微呈碱性的水中便能够形成硅石微粒。研究人员指出，在冰面以下约50 km深处的海底，如果有90oC以上的热水从岩石缝隙中喷出，就可以生成二氧化硅微粒。

在土卫二上，硅石微粒很可能从热泉中沉淀析出，随后被冻结的液滴所捕获并从海底向上升起。它们作为羽状物的一部分向上喷出，最终落入环绕土星的轨道中； 而还有一些则从那里逃入太空，就像“卡西尼”号探测器所观测到的那样。

士卫二内部结构艺术图(图片来源：NASA/JPL-Caltech)

博尔德市空间科学研究所行星科学家Carolyn Porco表示，新的发现是有关土卫二的海洋中到底正在发生着什么的另一条线索。“它告诉我们在土卫二的海底有可能存在生命栖息地——地球上存在的生物也有可能存在于土卫二上。”她说，“土卫二上到底有没有生命是一个价值6400万美元的问题。”研究人员认为，在地球海底有热水喷出的地点，栖息着多种微生物，被认为是生命诞生的场所之一，土卫二上应该也有类似的地点。

Porco与其他研究人员刚刚向美国宇航局(NASA)递交了一份提案，建议开展一项“土卫二生命探测器”任务，即发射一架在土卫二的羽状物中寻找有关生命的化学迹象的探测器。

与此同时，“卡西尼”号探测器在2017年最终投入土星的怀抱之前，将在今年年底3次近距离飞越土卫二。

土卫二直径约500 km，被厚厚的冰层覆盖着。不过在土卫二南极厚达30～40 km的冰层下，存在着深10 km左右的液态海洋。从冰层的裂缝中，还不时有水像间歇泉那样喷出。

人类或携带145种其他生物基因该发现对于理解水平基因转移具有重要意义

你可能并非一个完整意义上的人，至少就细胞内的遗传物质而言是这样。你——以及其他每个人——可能都携带了多达145个基因，而后者来自细菌、其他单细胞生物体以及病毒，并把人类基因组当作了自己的家。

这一结论来自一项新的研究，它提供了迄今为止最广泛的证据，表明在生物的进化历史中，来自生命其他分支的基因最终成为了动物细胞的一部分。

人类细胞中的DNA 除了由父母遗传而来，还有一些源自其他生物体(图片来源：VITALIY SMOLYGIN/ISTOCK)

“这一发现意味着生命之树并不是由完美的分支世系构成的一棵一成不变的大树。”这篇新论文的一位作者、英国剑桥大学生物学家Alastair Crisp表示，“事实上，它更像那些亚马逊绞杀植物无花果的一种，所有的根系都纠缠与交错在一起。”

科学家已经知道水平基因转移——除了亲代向子代遗传之外的遗传信息在生物体之间的流动——在细菌和其他简单的真核生物中是司空见惯的事。例如，这一过程使得生物体能够迅速共享一组耐抗生素基因，从而适应一种抗生素。

然而基因是否能够被水平转移到更高等的生物体内——例如灵长类动物——却一直存在争论。就像在细菌中那样，研究人员提出，动物细胞能够整合以脱氧核糖核酸(DNA)小片段引入或被病毒带入细胞的外来遗传物质，但想要证明人类基因组中有一些DNA最初来自于其他生物体是非常困难的。

Crisp及其同事分析了来自40种不同动物的基因组序列，其范围从果蝇和蛔虫到斑马鱼、大猩猩和人类。

对于基因组中的每一个基因，研究人员都搜索了已有的数据库，以便在其他动物之间以及非动物之间找出最近的匹配基因，其范围包括植物、真菌、细菌和病毒。

当一种动物的基因更加密切地匹配一种非动物基因而非其他任何动物基因时，研究人员便会展开更进一步的研究，利用计算方法确定初始数据库搜索是否曾错过了一些东西。

总的来看，研究人员最终确定了数百种似乎从细菌、古生菌、真菌、其他微生物和植物转移给动物的基因。

研究人员日前在《基因组生物学》杂志网络版上报告了这一研究成果。

对于人类而言，研究人员发现了145种看起来源自更简单的生物体的基因，其中包括17例之前曾报道过的水平基因转移现象。

“我认为这一发现表明，基因水平转移不仅局限于微生物之间，同时也在许多动物的进化中起到了重要作用。”Crisp说，“甚至可能是所有动物。”

Crisp指出，对于如今在新陈代谢、免疫应答和基础生物化学过程中扮演重要角色的这些基因如何被转移，或者转移的确切时间表，这篇论文并没有提供任何线索。这都需要进行更多的研究。

美国伊利诺伊州芝加哥市西北大学费恩伯格医学院分子生物学家Hank Seifert认为，这一发现对于理解生物进化是至关重要的。

“这是一篇非常出色的论文。研究人员使用了他们能够找到的所有最新的数据，数据库中的所有基因组。”Seifert说，“这使它比以往对于贯穿生物进化的生物体之间基因转移的历史的认识更为透彻。”

然而并非所有科学家都认为这些新证据是毋庸置疑的。

加利福尼亚大学戴维斯分校微生物学家Jonathan Eisen表示：“我在这里并没有看到多少关于水平基因转移的特别令人信服的证据。”

Eisen并不排除水平基因转移在细菌和动物之间是有可能发生的，但是他说，对于所确定的基因只出现在进化树的一些分支上还有其他的解释，例如一个存在于遥远祖先中的基因可能只是在除了两个看似不相干的物种之外的许多亲属中简单地丢失了。

Eisen表示：“它只是由研究人员排除其他后得到的更合理的选择，而我只是不认可他们所做的。”

(2015年3月19日收稿)■

(编辑：温文)

Inspiration on the approach of Dawn to Ceres 5 billion kilometers away

GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2015.02.010