分子比对

任何一处存在一个差异，我们就可以说，二者就是不同的。它们的句子有多大的比例是相同的？这么问的话，比例将会大很多。词相同的百分比将更大，因为词与句子相比，它的字母更少，打破一致性的机会更小。但如果单词之间有任何一个字母不同，仍然会破坏单词的相同性。因此，如果你将两行文字并排放置，并对它们的字母逐个地进行比较，相同字母的比例将远远大于相同单词的比例。所以，诸如“相同度为98％”这类判定，它并不具有任何意义，除非我们详细指明比较的单位大小。我们正在计算的是“章节”、“单词”、“字母”，还是其他什么东西？当我们比较两个物种的DNA时，亦是如此。如果你比较的是整个染色体，那么相似度会是零，因为只要染色体的某处存在一个微小差别，即可把它们定义为不同的染色体。

经常被引用的“人和黑猩猩共有98％的遗传物质”，这一数字实际上所指的，既不是染色体数目，也不是整体的基因的数目，而是人类和黑猩猩的基因中DNA“字母”（碱基对）彼此相匹配的数目。但这里有一个陷阱。如果你天真地进行逐行比对，与写错一个字母不同，缺少一个字母（或增加一个字母），这会导致后续的字母全部错配，因为错一步，就会导致剩下的字母全部错列，直到在别处再出现一个相反的错误，才能把它们的“步调”调回。这种方式所造成的差异夸大化显然是不公平的。一位学者的眼睛，在阅览两个版本的《但以理书》的同时，会自动地比较二者的差异，这是一个很难量化的过程。而我们怎样才能对DNA做到这一点呢？在这里，我们将撇开关于书籍和卷轴的类比，直接面对实物，恰好这一实物（DNA）与类比的事物相比，更易被人们解读！

如果你逐渐加热DNA，直到某个温度——大约是85℃，到达这一温度时，双螺旋的两条单链之间的化学键断裂，两条单螺旋分开。你可以将85℃（也可以是别的温度）看做一个“熔点”。如果你再让DNA冷却，每条单螺旋都会按照双螺旋结构所通用的碱基配对原则，无论它在哪儿找到一个可与之配对的另一条螺旋或单螺旋片段，都会再次自发地与之结合。你或许会认为，一个片段总会与刚刚分离的对应片段配对，当然，二者可以完美地相互匹配。的确可能如此，但该过程通常不会像上述那样整齐地进行。DNA片段会找到能够与之配对的其他片段，而它们通常不会恰好是最初的对应片段。而且事实上，如果你添加了从其他物种分离出来的DNA片段，单链片段很有可能与错误物种的单链片段结合，并且它们会按照与正确物种的单链片段结合的同一原则，来实现该过程。为什么会是这样呢？这是“沃森–克里克（Watson-Crick）分子生物学革命”所得出的非凡结论——DNA就是DNA。它并不“关心”自己是人类的DNA，黑猩猩的DNA，还是苹果的DNA。无论DNA片段在哪儿找到其互补片段，这些片段都会很乐意地进行相互配对。然而，它们之间的结合强度并不都是相等的。单链DNA会和与其匹配的单链结合得更紧密，而与匹配度较低的单链结合得较松弛，这是因为（在后者中）更多的DNA“字母”（沃森和克里克所说的“碱基”）发现它们面对着无法和自己配对的碱基。好比一条缺了一些齿的拉链——两边的结合强度被削弱了。

当来自不同物种的片段找到其互补片段并结合之后，我们应如何测定其结合强度？通过一个听起来简单得近乎可笑的方法——测定化学键的“熔点”。你还记得我说过DNA双链的熔点大约为85℃吧。这是正常且正确配对的DNA双链的真实熔点，它是人类DNA的一条单链与它的互补链“融化分离”时所需的温度。但是，当结合较弱时，比如一条人类的DNA单链与一条黑猩猩的DNA单链结合在一起的双链，那么一个相对低些的温度就足以打破结合。并且，当人类的DNA和来自亲缘关系更远的物种的DNA结合时，比如和鱼或蟾蜍的DNA，更低的温度就能使它们分开。“一条单链与同一物种的另一条单链结合”和“一条单链与另一物种的一条单链结合”，根据二者的熔点差异，我们可以对两个物种之间的遗传距离进行估量。一般来说，“熔点”每降低1℃大约相当于DNA“字母”的匹配度下降1％（或拉链的缺齿数量增加1％）。

对于这个方法，其中有一些纠结，我没有深入探讨，此外，也有一些棘手的难题，但已有了巧妙的解决方法。例如，如果你把人类与黑猩猩的DNA混在一起，许多人类DNA片段将与人类的其他DNA片段结合，并且黑猩猩的DNA也会与自己同种的DNA相结合。那么你怎样才能从“同种”DNA中分离出你真正想要测定其熔点的“杂交”DNA呢？通过一个高明的“把戏”，就可以解决这一问题——利用以前提过的放射性标记。但这些细节将使我们偏离正在讨论的内容。这里的要点是，“DNA杂交”是一种技术，科学家利用这一技术，会得到像“人类和黑猩猩的基因相似度为98%”这样的数据，而当你使用该技术对亲缘关系较远的一对动物进行测量时，它会给出料想中较低的百分数。

测量一对来自不同物种的匹配基因的相似度，其最新方法