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第10节DNA编码与解码之物种起源学
从前面的9节中，已经看到了DNA解码在追朔人类来源上的权威性和准确性。现代人的来源和迁徙史，已经记录在我们的DNA中。那么，在其它生物中是否也有这样的记录呢？近30年中的不少研究成果已经回答了这个问题。
一. “固有标记”和DNA骰子理论
什么样的生物，有什么样的DNA。任何生物，都是由它们自身的DNA编码“编织”出来的。生物体内的DNA编码序列，在同一物种内的各个体中是极其一致的。有些具有相当长度的序列片段，在同一物种的所有个体上，其编码完全相同，或仅仅在个别的位点上有所差别。这样的序列片段，我们可以将它们称作“固有标记”。这样的标记序列，是不可能在生物繁衍的过程中，由随机的方式形成，因此，它们只可能是来自最早的“起始源个体”。我们知道，在生物繁衍的过程中，能够影响DNA序列变化的因素，仅仅是突变和“减数分裂”的“联会”过程。这两个因素，都是随机变化的因素，它们只会使一致性的DNA序列产生差异，使个体加以区别，绝不可能使不一致的序列变成一致。
判定不同生物个体是否有共同的“起始源个体”，所依据的是它们的DNA序列中，是否有足够长的DNA序列的“固有标记”。使用第6节中的P公式—“DNA骰子理论”（DNA四面体骰子一次抛掷理论），就能够论证其随机产生的概率，如果这个概率非常之小，那么，其结论是：各个体的DNA序列，必然是来自同一个“起始源个体”，是“起始源个体”DNA序列的复制品。
在第2节中，我们将这个理论应用到Y染色体ZFY基因的729个字符序列上，论证出Y染色体亚当；在第6节中，从2号常染色体“第一标记”789个字符的序列，论证出全世界的人源自同一“起始源个体”；也应用到了线粒体DNA序列上，论证出线粒体夏娃。
“DNA骰子理论”，仅仅是一个简单的概率理论。一般骰子是六面体，“DNA骰子理论”的骰子是4面体（A,T,C,G的4个面）。因此，“DNA骰子理论”仅仅是“骰子理论”的特例，在数学上，是无可置疑的。例如，789个字符相当于789个4面体的骰子，如果有第一个已经被建立好的789个字符序列，想用随机抛掷的方式，再得到一个完全一致的789个字符序列，几乎是不可能的，而且只允许一次抛掷成功，则根本不可能。为什么说仅仅只有一次抛掷的机会呢？因为在Y染色体同样的位置上，每一个男人（无一例外）都有这个“789个字符的序列”。和市场上的彩票比较，有几千万彩票售出，就会有几百万不同号码组合的彩票被售出，相当于抛掷几百万次，中奖概率要大得多。使用“DNA骰子理论”的P公式能够确定出概率，证明要想一次“抛掷”，随机地形成另一个完全相同的789个字符序列，是绝对不可能的。
这一理论是赖于生物细胞中DNA精确复制的机制，而DNA精确复制的机制，是和随机进化原则完全相违背的。正因为如此，“DNA骰子理论”也适用于其它生物。
二.寻找物种“起始源个体”的两条限制标准
从本网第2节中可以看到，由于在生物生长和延繁中，DNA序列一直在精确地复制，所以能够在染色体和线粒体的DNA中，去追寻出没有发生突变的“起始源个体”DNA序列片段，即“固有标记”。同时，可以依据这样的片段，采用P公式去判断物种是否有同一个“起始源个体”。使用P公式判断时，有两条限制标准：
（1）同一物种应该有相同染色体的对数。同名染色体的“着丝粒”的位置应该非常一致；
（2）同一物种的线粒体和同名染色体DNA尺寸的差别，应该小于一定的数值。这个数值可以初步确定为千分之0.5（某物种的病态个体超出此值的情况，不在考虑之中）。
提出这2个限制标准是根据DNA的严格复制特性，同一物种内DNA序列不可能有重大的改变。同时，在生命传递的减数分裂这个最重要过程中，染色体完全是依照这些条件配对联会的。例如，人类的1号常染色体决不会和2号常染色体发生联会，这是因为它们的着丝粒位置、长度都不相同。染色体对数不同时，也不可能发生正常的联会。
在这2个条件下，可以用P公式计算随机产生的概率。当这个概率接近于零时，说明不可能以随机的方式产生这样相同的片段。就可以作出结论：这样的片段，一定是由“起始源个体”的DNA序列复制而成，由此判定这个种群有共同的“起始源个体”。
随机概率P的计算公式是：
P=1/（L×4n）
式中L为染色体或线粒体的长度。使用L加入计算的原因，是从理论上讲，这个序列的起点可以发生在染色体或线粒体DNA长度的任何点上。而发生在同一点上的概率，要减小很多；
n为相同的片段序列的长度。（参看第6节）
当n相当大时,可以忽略L的影响，采用近似公式：
P=1/（L×4n）
对于线粒体当n大于300，对于染色体n大于500时，就可以采用近似公式了。
能否将黑猩猩的DNA序列和人类DNA序列进行比较，来判断人类和黑猩猩共祖呢？答案是不能，因为不符合两个标准。人类的染色体对数是23对，黑猩猩是24对。此外，染色体的长度也相差很大。例如，人类Y染色体的长度是59,373,566 ，而黑猩猩Y染色体的长度是26,342,871，差异是1:0.44。
“DNA骰子理论”的基础是DNA严格复制的机制，在这个机制下，这样大的差别是不会产生的。因此，即使在某些同名基因上，黑猩猩的DNA序列和人类DNA序列有相同的部分，那也只是各自“源个体”的“组件”类似，并不能由此推论出“黑猩猩和人类共祖的结论”。
三.黑猩猩也出于唯一的“一对父母”
猩猩们的确和人有很多相似，从外貌出发，加上进化论，于是，就认为它们和人有共同的祖先。然而从染色体和DNA来看，它们和人是不可能有共同祖先的，这在第8节和第9节中已经分析得很清楚了。有人说，为什么在一些染色体上，人与黑猩猩会排列很多功能相似的基因？其实，也可以问类似的问题：为什么它们也有和人类身体中功能相似的眼睛、鼻子、耳朵、嘴巴等等？有着这样多类似的器官，当然有许多类似的基因，并不能因此会得到共祖的答案。
从染色体和线粒体的DNA来看，其实有一些更有意义的问题可以提出来，那就是黑猩猩是否也存在着父系树和母系树？它们是否也有唯一的老祖父、老祖母？只有DNA解码和“DNA骰子理论”能够回答这些问题。
从NCBI(美国国立生物技术信息中心)的GenBank信息库中，我们找到了4组黑猩猩DNA的编码资料。它们是ABO基因（ABO blood group
gene, exon 7）的一段DNA序列，该基因位于黑猩猩第9号常染色体长臂的第3区第4带上。
在这组资料中，有4个来自不同单倍群的黑猩猩DNA样本。它们的468个碱基字符序列高度一致，仅仅只有一个点的差异。它们也有唯一“起始的父母”吗？我们可以用上面的理论加以分析。
因为它们同为黑猩猩，它们的染色体都是24对。它们的各染色体和线粒体DNA长度也应该没有多大差别。因此，适合应用“DNA骰子理论”。
DEFINITION Pan troglodytes gene for ABO transferase, partial cds, haplotype:Ⅰ LOCUS AB031368 468 bp DNA linear PRI 30-OCT-2008 VERSION AB031368.1 GI:7106460 1 atacgtggct ttcctgaagc tgttcctgga gacggcggag aagcacttca tggtgggcca 61 ccgtgtccac tactatgtct tcaccgacca gccagccgca gtgccccgcg tgacgctggg 121 gaccggtcgg cagctgtcgg tgctggaggt gcgcgcctac aagcgctggc aggacgtgtc 181 catgcgccgc atggagatga tcagtgactt ctgccagcgg cgcttcctca gcgaggtgga 241 ttacctggtg tgcgtggacg tggacatgga gttccgcgac cacgtgggcg tggagatcct 301 gactccgctg ttcggcaccc tgcaccctgg cttctacgga agcagccggg aggccttcac 361 ctacgagcgc cggccccagt cccaggccta catccccaag gatgagggcg atttctacta 421 cctggggggg ttcttcggag ggtcggtgca agaggtgcag cggctcac haplotype:Ⅱ LOCUS AB031369 468 bp DNA linear PRI 30-OCT-2008 VERSION AB031369.1 GI:7106462 1 atacgtggct ttcctgaagc tgttcctgga gacggcggag aagcacttca tggtgggcca 61 ccgtgtccac tactatgtct tcaccgacca gccagccgca gtgccccgcg tgacgctggg 121 gaccggtcgg cagctgtcgg tgctggaggt gcgcgcctac aagcgctggc aggacgtgtc 181 catgcgccgc atggagatga tcagtgactt ctgccagcgg cgcttcctca gcgaggtgga 241 ttacctggtg tgcgtggacg tggacatgga gttccgcgac cacgtgggcg tggagatcct 301 gactccgctg ttcggcaccc tgcaccctgg cttctacgga agcagccggg aggccttcac 361 ctacgagcgc cggccccagt cccaggccta catccccaag gaCgagggcg atttctacta 421 cctggggggg ttcttcggag ggtcggtgca agaggtgcag cggctcac haplotype:Ⅲ LOCUS AB031370 468 bp DNA linear PRI 30-OCT-2008 VERSION AB031370.1 GI:7106464 1 atacgtggct ttcctgaagc tgttcctgga gacggcggag aagcacttca tggtgggcca 61 ccgtgtccac tactatgtct tcaccgacca gccagccgca gtgccccgcg tgacgctggg 121 gaccggtcgg cagctgtcgg tgctggaggt gcgcgcctac aagcgctggc aggacgtgtc 181 catgcgccgc atggagatga tcagtgactt ctgccagcgg cgcttcctca gcgaggtgga 241 ttacctggtg tgcgtggacg tggacatgga gttccgcgac cacgtgggcg tggagatcct 301 gactccgctg ttcggcaccc tgcaccctgg cttctacgga agcagccggg aggccttcac 361 ctacgagcgc cggccccagt cccaggccta catccccaag gaCgagggcg atttctgcta 421 cctggggggg ttcttcggag ggtcggtgca agaggtgcag cggctcac haplotype:Ⅳ LOCUS AB031371 468 bp DNA linear PRI 30-OCT-2008 VERSION AB031371.1 GI:7106466 1 atacgtggct ttcctgaagc tgttcctgga gacggcggag aagcacttca tggtgggcca 61 ccgtgtccac tactatgtct tcaccgacca gccagccgca gtgccccgcg tgacgctggg 121 gaccggtcgg cagctgtcgg tgctggaggt gcgcgcctac aagcgctggc aggacgtgtc 181 catgcgccgc atggagatga tcagtgactt ctgccagcgg cgcttcctca gcgaggtgga 241 ttacctggtg tgcgtggacg tggacatgga gttccgcgac cacgtgggcg tggagatcct 301 gactccgctg ttcggcaccc tgcaccctgg cttctacgga agcagccggg aggccttcac 361 ctacgagcgc cggccccagt cccaggccta catccccaag gatgagggcg atttctgcta 421 cctggggggg ttcttcggag ggtcggtgca agaggtgcag cggctcac
如果以随机方式产生这468个字符的序列，其概率值P为：
P=1/4n
（略去染色体长度L的影响）
P=1/4468=1/(5.8×10281)=0.17×10-281=0.00000…(中间共有281个0)…17
在概率理论上，完全可以确定：这是不可能发生的事情。
结论是：这4个黑猩猩的群体都有着一对“起始的父母”，它们染色体上各自的这段DNA序列，都是由“起始的父母”的原始序列复制产生。
对于其它类型的猩猩们，也应该有相同的结论。
四. 美国野牛和杂交黄牛有共同的“老祖母”
关于美国野牛和杂交黄牛的线粒体序列:
美国的兽医科学家Douglas,K.C.等在2011年，发表了关于美国野牛和杂交黄牛的线粒体分析报告[注释1]。他们完成了43个野牛和3个黄牛完整的线粒体基因组测序。
他们取得的线粒体DNA序列的编码，已经为NCBI(美国国立生物技术信息中心)的GenBank信息库所接受（登录号GU946976，GU947021）。下面是由GenBank信息库得到的2个样本序列：
（图中X表示该位点的DNA编码缺失）
LOCUS
GU947000
16323 bp DNA circular MAM
22-JUN-2012
DEFINITION Bison bison（野牛） isolate
mitochondrion, complete genome.
ACCESSION GU947000
VERSION GU947000.1 GI:294959718
1 actaatggct aatcagccca
tgctcacaca taactgtgct gtcatacatt tggtattttt
61 ttattttggg ggatgcttgg actcagctat ggccgtcaaa ggccctgacc cggagcatct
121 attgtagctg gacttaactg caCcttgagc accagcataa
tgGtaagcAt gcacatat-a
181 gtcaatggtt acaggacata aactgtatta tatatccccc cctccataaa aatt-ccccc
241 ttaaatattt accactgctt ttaacagatt tttccctagt tacctattta aattttCcac
301 actttcaata ctcaaAttag cactccaTat aaagtcaata tataaacgca ggGccccccc
361 cccccgttga tgtagcttaa cccaaagcaa ggcactgaaa atgcctagat gagtctccca
421 actccataaa cacataggtt tggtcccagc cttcctgttg actcttaata aacttacaca
481 tgcaagcatc tacaccccag tgagaatgcc ctctaggttg ttaaaactaa gaggagctgg
541 catcaagcac acaccccgta gctcacgacg ccttgcttaa ccacaccccc acgggaaaca
601 gcagtgacaa aaattaagcc ataaacgaaa gtttgactaa gttatattaa tcagggttgg
661 taaatctcgt gccagccacc gcggtcatac gattaaccca agccaacagg aatacggcgt
721 aaaacgtgtt aaagcaccac atcaaatagg gttaaatttt aattaagctg taaaaagcca 781 tgattaaaat aaaaataaat gacgaaagtA accctacaaC agccgatgca ctatagctaa 841 gacccaaact gggattagat accccactat gcttagccct aaacacagat aattacataa 901 acaaaattat tTgccagagt actaccagca acagcttaaa actcaaagga cttggcggtg 961 ctttatatcc ttctagagga gcctgttcta taatcgataa accccgataa acctcaccaG 1021 ttcttgctaa tacagtctat ataccgccat cttcagcaaa ccctaaaaag gaaaaaaagt LOCUS GU947021 16339 bp DNA circular MAM 22-JUN-2012 DEFINITION Bos taurus （黄牛）isolate mitochondrion, complete genome. ACCESSION GU947021 VERSION GU947021.1 GI:294960012 1 actaatggct aatcagccca tgctcacaca taactgtgct gtcatacatt tggtattttt 61 ttattttggg ggatgcttgg actcagctat ggccgtcaaa ggccctgacc cggagcatct 121 attgtagctg gacttaactg catcttgagc accagcataa tgataagcgt gGacatTaCa 181 gtcaatggtc acaggacata aattatatta tatatccccc ccttcataaa aatttccccc 241 ttaaatatct accacCActt ttaacagaCt tttccctaga tacttattta aatttttcac 301 Gctttcaata ctcaatttag cactccaaaC aaagtcaata tataaacgca ggcccccccc 361 cxcccgttga tgtagcttaa cccaaagcaa ggcactgaaa atgcctagat gagtctccca 421 actccataaa cacataggtt tggtcccagc cttcctgttA actcttaata aacttacaca 481 tgcaagcatc tacaccccag tgagaatgcc ctctaggtta ttaaaactaa gaggagctgg 541 catcaagcac acaccctgta gctcacgacg ccttgcttaa ccacaccccc acgggaaaca 601 gcagtgacaa aaattaagcc ataaacgaaa gtttgactaa gttatattaa ttagggttgg 661 taaatctcgt gccagccacc gcggtcatac gattaaccca agctaacagg aGtacggcgt 721 aaaacgtgtt aaagcaccat accaaatagg gttaaattCt aaCtaagctg taaaaagcca 781 tgattaaaat aaaaataaat gacgaaagtg accctacaat agccgacgca ctatagctaa 841 gacccaaact gggattagat accccactat gcttagccct aaacacagat aattacataa 901 acaaaattat tcgccagagt actacTagca acagcttaaa actcaaagga cttggcggtg 961 ctttatatcc ttctagagga gcctgttcta taatcgataa accccgataa acctcaccaa 1021 ttcttgctaa tacagtctat ataccgccat cttcagcaaa ccctaaaaag gaaaaaaagt
可以看到，在线粒体DNA序列的1到1080位点的片段上，所有DNA的编码非常一致，仅仅只有十几个字符的突变和缺失。可以用前面同样的方法，计算出随机发生的概率：
P=1/41080=1/（1.66×10650）=0.0000(中间共有有650个‘0’)00006，其值几乎为0。
这样的概率也说明了：事件不可能通过随机发生。
因此可以断定，美国野牛和美国杂交黄牛出自一个“起始源个体”(共同的牛祖母)，它们的线粒体都是这位牛祖母线粒体的复制品，而不可能是随机产生的。
线粒体夏娃理论提出后，进化论的观点认为，当时和夏娃同时生活的还有许多女人，只是线粒体夏娃是个“幸运的女人”。按这个观点，那些动物“起始源个体”，是否也是“幸运的猩猩”？“幸运的牛”？“幸运的猪”？，在本节的后面还有“幸运的鳗鱼”。可以看出，在动物的领域，进化论又再次破产了。
五．现代猪的起源与迁徙
1.现代猪的母系树
早在2007年，中国昆明动物研究所张亚平院士领导的研究小组，对东亚野猪和家猪的线粒体群体DNA序列，进行了分析。研究表明所有东亚家猪来源于单一世系D。他们的研究显示东亚野猪很可能起源于湄公河流域，分两路扩散，一条由西南向北到青海、甘肃、新疆等地，一路向东到达长江中下游流域后，再向东北扩散，最后到达东北亚。东亚猪包含有4个支系（D1, D2, D3和 D4)，这4个支系可溯祖至同一世系的D，一个远古东亚猪的老奶奶[注释2]。
他们认为：“对猪群体DNA序列的解码，是目前解决群体遗传结构、多样性和系统地理分化的最佳手段，但昂贵的测序费用使得群体基因组学仍然只是未来的发展趋势”。
2013年，著名的自然期刊（nature）的子刊“科学研究报告”（Scientific Reports）上，又发表了一篇有关猪DNA的研究报告，根据他们采集的猪的线粒体DNA样本，进行分析，绘制了现代猪的线粒体单倍群母系图[注释3]。
图10-1 现代猪线粒体单倍群母系树
这两个研究的结果是十分一致的，从他们的研究中可以看出，全世界的现代猪，源头都汇集到一点，这个点，就是它们的起源(origin)。两个研究所采用的方法，都是通过对DNA的解码进行的，显然，这是一个正确的道路。
2.现代猪有一个共同的“猪奶奶”
现代猪是否有一个共同的“起始的源个体”，最终还需要用DNA的编码和解码来判断，用P公式来计算。 下面是来自3个不同地方猪的线粒体DNA样本，它们由3个不同的研究机构，在不同的年代向美国NCBI的GenBank提交了他们的检测数据。 SOURCE Mitochondrion Sus scrofa (pig)（原始材料请参阅本网第10节附录） Place of origin:UK（英国猪） VERSION AF276936 MAM 28-MAR-2002 (Start 131) aaaaacaaaaaatttaatatattatagccctatgtacgtcgtgcattaactgctagtccc catgcatataagcatgtacatattattattaatattacatagtacatattattattgatc gtacatagcacatatcatgtcaaataattccagtcaacatgcgtatcaccaccattagat cacgagcttaattaccatgccgcgtgaaaccagcaacccgcttggcagggatccctcttc tcgctccgggcccataaatcgtgggggtttctattgatgaactttaacaggcatctggtt cttacttcaggaccatctcacctaaaatcgcccactctttccccttaaacaagacatctc gatggactagtgactaatcagcccatgctcacacataactgaggtttcatacatttggta ttttttaatttttggggatgcttggactcagccatggccgtcaaaggccctaacacagtc aaaccaattgtagctggacttcatggaactcatgatccggca (end 652)
Place of origin:Pietrain（原产于比利时的皮特兰猪）
VERSION AY232887.1 MAM 01-OCT-2003 (start131) aaaaacaaaaaatttaatatattatagccctatgtacgtcgtgcattaactgctagtccc catgcatataagcatgtacatattattattaatattacatagtacatattattattgatc gtacatagcacatatcatgtcaaataattccagtcaacatgcgtatcaccaccattagat cacgagcttaattaccatgccgcgtgaaaccagcaacccgcttggcagggatccctcttc tcgctccgggcccataaatcgtgggggtttctattgatgaattttaacaggcatctggtt cttacttcaggaccatctcacctaaaatcgcccactctttccccttaaataagacatctc gatggactagtgactaatcagcccatgctcacacataactgaggtttcatacatttggta ttttttaatttttggggatgcttggactcagccatggccgtcaaaggccctaacacagtc aaatcaattgtagctggacttcatggaactcatgatccggca (end 652)
Place of origin:Taiwan（台湾猪）
VERSION AB053627.1 MAM 19-AUG-2005 (Start 1) 1 aaaaacaaaaaatttaatatattatagccctatgtacgtcgtgcattaactgctagtccc 61 catgcatataagcatgtacatattattattaatattacatagtacatattattattgatc 121 gtacatagcacatattatgtcaaataactccagtcaacatgcgtatcaccaccattagat 181 cacgagcttaattaccatgccgcgtgaaaccagcaacccgcttggcagggatccctcttc 241 tcgctccgggcccataaatcgtgggggtttctattgatgaactttaacaggcatctggtt 301 cttacttcaggaccatctcatctaaaatcgcccactctttccccttaaataagacatctc 361 gatggactagtgactaatcagcccatgctcacacataactgaggtttcatgcatttggta 421 ttttttaacttttggggatgcttggactcagccatggccgtcaaaggccctaacacagtc 481 aaatcaattgtagctggacttcatggagctcatgatccggca( end 522)
Place of origin:Taiwan(台湾猪)
VERSION AY884661.1 MAM 03-MAR-2005
(Start 131)
aaaaacaaaaaatttaatatattatagccctatgtacgtcgtgcattaaccgctagtccc catgcatataagcatgtacatactattattaatattacatagtacatatcattattgatc gtacatagcacatatcatgtcaaataactccagtcaacatgcgtatcaccaccattagat cacgagcttaattaccatgccgcgtgaaaccagcaacccgcttggcagggatccctcttc tcgctccgggcccataaatcgtgggggtttctattgatgaactttaacaggcatctggtt cttacttcaggaccatctcatctaaaatcgcccactctttccccttaaataagacatctc gatggactagtgactaatcagcccatgctcacacataactgaggtttcatacatttggta ttttttaacttttggggatgcttggactcagccatggccgtcaaaggccctaacacagtc aaatcaattgtagctggacttcatggaactcatgatccggca（end 652）
3.染色体差别说明非洲疣猪和现代猪没有亲缘关系
在图10-1的现代猪母系树中，研究者将非洲疣猪的祖先和现代猪的祖先，并列到一起，来显示这两种猪可能有共同的祖先。怎样来判断这种可能性呢？最简单也是最可靠的方法是检测它们的染色体对数。
从一些研究报告中看到，普通猪是38条染色体，非洲疣猪是34条染色体[注释4]。因此，可以肯定地说，现代的普通猪和非洲疣猪不会有共同的祖先。
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