［编者按]基于分子遗传学的成就提倡的中立学说在发表后的十多年中，对中立学说越发有利的观察事实正在增多。本文个别地方作了删节。

据记载，1859年11月《物种起源》第一版发行了1250部，当天就销售一空。从这一点可以看出英国知识分子阶层对达尔文这部书表现出的好奇心是非常强烈的。继之而来的围绕着进化论的大争论大概可以说在生物学史上是最为有名的事件。通过这部著作不仅使全世界的科学家承认生物进化是事实，而建立了以自然选择为主要原因的进化机制理论。于是，生物进化的科学性研究就开始了。遗传规律和“遗传的变异”的本质，在达尔文的那个时代人们还不了解，可是进入本世纪以后随着孟德尔遗传学的发展逐渐地被阐明了，达尔文的自然选择学说在根本上是正确的这一点也得到确认。现在，达尔文的适应进化的思考方法已成为生物学中的最基本的思考方法之一。

达尔文以后，进化的研究在生物学中占有重要的地位。可是直到最近，它们全都是关于生物表型（主要是形态特征，生理性状为少）的研究。例如根据古生物学的研究已明了，我们人类的脊椎动物祖先是出现在距今约4亿5千万年前奥陶纪的一种无颚类的低等鱼类。还已明了人的祖先跟现在硬骨鱼类鲤鱼等的祖先是在大约4亿年前分道扬镳的，跟牛、马、兔子等哺乳类动物的祖先是在距今大约8千万年前分手的。但是，在这样过程中，基因的内部结构是怎样发生变化的，过去要了解这一点是完全不可能的。

可是，由于分子生物学的进步，已搞清基因与其直接产物蛋白质之间的关系，并通过相同蛋白质的一级结构即氨基酸排列次序的比较及将古生物学的知识导入其中，已开始可以定量地处理分子水平上的进化了。另外，应用电泳方法分析酶蛋白质变异的研究得到发展，已可以比较容易地检出同一种内的基因在分子水平上的变异。由于这些研究的结果，明确了许多新事实，在过去的十多年间，关于进化与变异的研究迎来了一个大的变革时期。中立学说（详细地说为中立突变漂变假说neutral mutation-random drift hypothesis）是作者为了定量地说明上述观察到的事实，在1968年提出来的。由于中立学说和以往的进化机制论和群体遗传学中的曾经成为主流派的把自然选择看成近于万能的观点（称之为新达尔文主义或进化的综合理论）不相容，而掀起了世界性的激烈争论，中立学说遭到了很多批判与攻击。但是，近几年来积累了许多对中立学说有利的证据，中立学说不仅生存了十年以上，而且理论性基础也巩固起来了。

进化机制论的发展和群体遗传学

最初认定生物进化为事实的是法国的生物学家拉马克（J. B. Lamarck），那是十九世纪初叶的事情。在生物学史上他还是首先为了说明生物进化的机制而提出了一般性理论。这种理论被称为“用进废退理论”，是建立在获得性状遗传的思想之上的，但是，随着本世纪的遗传学的发展，人们从事了大量的实验的和理论的研究，生物个体在其一生中受到的环境影响直接使该个体的基因朝着适应的方向变化的证据，是一例也没有的。像最近分子遗传学的研究所表明的那样，遗传的指令是从DNA（基因）向蛋白质方向流，表现相反过程的证据全然未能得到，由此也可认为拉马克学说是完全缺乏根据的。尽管如此，笃信靠获得性状遗传可以说明生物进化的人迄今仍大有人在。这是令人惊异的。正像忽视物理学的宇宙论是无意义的一样，忽视遗传学的进化论同样没有意义。

众所周知，由于达尔文和华莱士（A. R. Wallace）提倡的自然选择理论而开辟了科学地说明生物进化特别是适应性进化的道路。尤其是达尔文在《物种起源》中运用了丰富的资料表明，分类、地理分布、发育、形态、古生物等很多领域中已知的事实，要是没有进化的观点就不能加以说明。更为重要的是，达尔尔确立了作为进化的主要因素的自然选择理论。这个理论宣传生物界中普遍地存在着生存斗争，变异无处不有，许多变异是遗传的，作为当然的结局，那些具有对生存哪怕稍许有利变异的个体会留下更多的子孙，并且那种有利的变异能遗传给下代，于是生物随着岁月的推移就朝着适应环境的方向逐渐地变化下去。当时，对达尔文来说，最大的苦闷是不了解遗传的结构，特别是不了解成为自然选择对象的遗传变异是怎样产生出来的。遗传学是伴随二十世纪的到来而开始取得令人惊异的进步的。随着孟德尔法则的普遍性得以阐明，新的光辉也就射进了进化研究的领域。底· 弗里斯（H. de Vries）主张新的物种是由于种质发生骤然的变化而产生的，他称这样的变化为突变。不久，由于果蝇的遗传研究搞清基因在染色体上占据一定的位置，并可由于突变而发生变化。曾使达尔文烦恼的疑难烟消云散了。为使遗传学和进化论很好地结合起来，群体遗传学的发展就成为必要的了。

群体遗传学是遗传学的一个领域，它的研究目的在于探讨生物群体（特别是进行有性繁殖的群体）的遗传结构是受怎样的法则支配而形成并变化下去的。像1908年发表的现在称之为《哈代 - 温伯格法则》的理论那样，一般都很熟悉，但是从现在的眼光来看并非是太本质的贡献。经历了这样的初期阶段，到1920年之后，探讨突变和自然选择对群体的遗传结构产生怎样影响的重要研究开始发表了。特别是从1924年开始的荷尔登（J. B. S. Haldane）的一系列理论研究，包括着许多迄今亦起着作用的成果。荷尔登的研究主要是忽视偶然性因素的所谓决定论的研究。包含着基因频率的偶然性变动的理论研究可以认为是由费歇（R. A. Fisher）及赖特（S. Wright）在1930年代发表了著书和论文后才真的有了头绪。群体遗传学的理论以此为转机而取得了很大的进展。但是这两位学者关于偶然性变动对进化起到的实际作用，却得出了完全对立的见解。

赖特主张地区性分群体中的基因频率的偶然性变化即随机的遗传漂变（random geretic drift）和非同源基因之间的异位显性对进化起着大的作用。费歇则与此相反，否定遗传漂变的重要性，主张进化就是对自然选择有利的突变蓄积到种内的过程，即适应性变化，而非别的什么东西。特别是他在1930年发表的《自然选择的遗传学理论》—书在全世界的遗传进化学研究者中间俨然乎是本“圣经”，贯穿在该书中的自然选择近于万能的观点在全世界的进化机制论的研究者中间逐渐地固定下来。支持在英国发展起来的“生态遗传学”观点的源流也在这里。成为欧美生物进化学界主流的综合的进化理论也接近自然选择万能的观点，让人感到不论什么都能够用选择来说明。到了1960年代一般认为进化的机制在本质上全被搞清楚了。就连曾经论及遗传漂变的重要性的赖特，对于自然选择中立的突变由于遗传漂变在种内逐渐蓄积下去的观点也加以否定，这一点即使现在赖特也不改变立场。

种内变异的问题

在中立学说发表的背景中有这样一个事实：发现物种在分子分平即基因内部结构的水平上一般包含着多量的遗传变异。从前就有证据表明，各种隐性基因是以异质合子状态潜藏在群体里面，研究对象，包括致死基因在内，只限于那些能觉察到表型有变化的变异。所以，群体中的所谓正常的“野生型基因”在结构上果真是单一的东西吗？或许是若干在表型上不能区别但在化学性质上是稍有不同的等位基因的集合体呢，确切的情况过去是一无所知的。但是由于分子生物学的进步，运用电泳方法能轻而易举地检出蛋白质特别是酶的变异，应用这种方法已能研究自然群体中多数个体的分子水平上的变异了。结果，从1966年起，发现在产生酶的基因位点上具有遗传多态性。

遗传多态现象（genetic polymorphism）这个术语本来是英国的福特（E. B. Ford）提出的，他给遗传多态现象下了如下定义：“属于一个种的两个以上的不连续的变异型生长在同一栖息区内，即使是其中最稀少的类型，也达到一定的频度，而这个频度靠突变的再生和选择的单纯平衡是不能维持的。”这个定义多年来没有批判地被许多教科书所采纳。可是依作者的看法，连维持机制都包括到定义之内是不妥当的。最近广为应用的是如下定义：所谓遗传多态是指同一群体中有两个以上的等位基因的共存。但是在等位基因中，如一方的频度高达99%以上时、因为几乎近于无变异而将这种情况除外。以99%为界限是出于方便，调查的标本数少比如有20~30个个体时，最好把界限划在95%处。

应用电泳方法检出的同工酶（isozyme）即同一种内酶的变异的研究，1966年后在广泛的生物中开展起来了。据迄今为止的报告，在果蝇的各种中，每个基因座位的平均的异质接合频度最高的约为18%，最低的约为8%，中值在12%左右。根据对人类71个基因座位调查的结果，平均的异质接合频度约为7%，多态性座位所占的比例为28%。有报告说，老鼠的平均的异质接合频度为5.6 ~ 11%。以活化石著称的鲎，其平均的异质接合频度约为6%，多态性座位的比例为25%，这个值与其它动物并无太大的差别。这是颇为有趣的。

如果认为这些同工酶基因座位是个体所具有的全部基因的随机样品，那么群体内遗传性变异将变得极大。例如拿人类来说，基因总数一般认为至少有3万左右，因而约有一万个基因座位有多态变异，每个个体大约有两千个基因座位处于异质接合的状态。但是，这是最低的估计，实际的变异要比这个数字大得多。理由之一是由电泳法所检出的变异只是蛋白质变异的一部分，只限于那些主要使分子表面电荷发生显著变化的氨基酸替代。因而，靠电泳的方法充其量只能检出氨基酸变化的1/3左右。事实上据最近的报道，果蝇的黄嘌呤去氢酸座位，按从前的方法只能检出6个等位基因，可是由于改变电泳条件特别是pH及凝胶的浓度已能识别出37个等位基因。而且，遗传密码中有兼并性（degeneracy），特别是在密码子的第三个位置上DNA碱基改变并不引起氨基酸改变的情况很多，所以可以料想到在DNA碱基水平上群体内的变异更大。

另一方面，从构成人的染色体组（N）的DNA量来估计的话，每个染色体组的DNA碱基对的总数可达35亿（3.5×10⁹）个左右。综合起来看，在人的群体中每个个体的平均异质的DNA碱基的座位数估计为100万以上。不用说，从严格的意义上讲，不能认为DNA的全部都是作为基因而活动的（即翻译成蛋白质），具有翻译作用的部分也许只占全体DNA的百分之几。尽管如此，在DNA水平上看，可以认为每个个体有1万个以上的基因座位是处于异质接合状态。这样庞大的遗传变异靠怎样的机制保存在种内的呢，此乃当今群体遗传学的最大课题。围绕着这个问题，像后边要叙述的那样，有主张变异对自然选择是中立的中立学说和主张变异是靠特殊类型选择而积极地被维持的平衡选择学说。这两种学说之间正进行着激烈的争论。

分子进化的速度

如前所述，通过相同蛋白质的比较，已经可以推测在基因内部突变在进化过程中是以怎样的速度在种内积累起来的。举例说明的话，高等脊椎动物中血红蛋白的分子是由2条α链和2条β链组成的，其中α链在哺乳动物中都是由141个氨基酸连接起来的。将人的血红蛋白和大猩猩的血红蛋白作比较的话，氨基酸排列次序除一处之外全部一致（次序上的第23个氨基酸在大猩猩为天冬氨酸，而在人为谷氨酸）。另外，将人的血红蛋白与罗猴的比较有4处不同，将人的血红蛋白同类缘关系较远的牛、马、老鼠、兔子比较起来有20个左右的氨基酸座位不同。第1图是数种脊椎动物的系统树，图下部的数字表示血红蛋白α链中氨基酸不同的数目。

根据这样的资料，怎样求分子进化的速度呢？以人与狗的比较为例说明之。在人与狗的血红蛋白的α链的141个氨基酸座位中有23处不同，另一方面，根据古生物学的研究，人与狗的共同祖先可追溯到距今约8000万年前。因而，在进化过程中在某一个氨基酸座位上发生替代的比率平均每年为

23/141÷(8×10⁷)÷2≈1.02×10^-9

这个值相当于大约10亿年中发生一个变化。在这项计算中后边所以用2除之，是因为由共同的祖先出发分两条途径进化，一条发展为人，另一条发展为狗，在氨基酸的位置中双方变化的总合表现出23处不同。但是这项计算是极其粗略的，在两条途径中对在相同位置上都发生氨基酸替代的场合未加以修正。如果，作比较的生物在类缘关系上相距不太远的情况下，由于相同的蛋白质的氨基酸颇一致，不同的数目少，可以预想在同一位置上发生两次以上替代的机率是很小的。所以用上述计算法也无问题。需要修正的是在类缘关系疏远的场合。如在人与鲤鱼的α链上，约半数的位置氨基酸不同，此种情况下无论如何是需要修正的。

总之，凡属于脊椎动物的各种生物的血红蛋白的α链、β链以及α链和β链之间的变化，推测每一年每一个氨基酸座位在进化中的替代率，不论怎么比较，都大约是10^-9。这种速度的一致性是分子进化的显著特征。对其它分子如细胞色素C作同样的分析，也发现从菌类到人的一系列生物群的这个分子的氨基酸座位的替代速度大体上是一致的。但是，细胞色素C的替代速度差不多是血红蛋白的1/3。

中立学说的提倡

笔者提倡中立学说的直接契机是基于分子进化速度的数据。以当时了解的血红蛋白、细胞色素C等极少数蛋白质分子的进化速度为基础，并考虑到哺乳类动物每数染色体组的DNA含有大约35亿个碱基座位这一点，计算进化过程中突变型在种内的替代率时，得到了平均一年0.5个座位的值。这个值与后来得到的推测值2.5相比是小得多，但尽管如此，拿一世代为期4年的哺乳类动物的种类考虑时，还意味着突变以每世代2个这样令人惊异的高频度在种内进行积累。对笔者来说，这是料想不到的值。理由之一是根据霍尔登1957年提出的“自然选择的费用”的概念，在种的进化过程中突变的替代是由正的选择进行的，求出的作为种的繁殖力能受得住的正常值是每300个世代大约为1个替代率，与前边讲的每个世代发生2个那样高的频度差得过于悬殊了。总的说来，要让对生活力起作用的自然选择来进行基因替代的话，由于具有不利基因的个体死亡率高，所以没有足够弥补这个份额的过剩的繁殖力的话，物种就不能维持个体数量。自然选择同时对于很多基因座位的作用越活跃，其所需的过剩繁殖力也就变得越大。另一方面，拿繁殖缓慢的哺乳动物来看，雌性个体在一生之间能产生的子数是屈指可数的，如果应用霍尔登的理论的话，选择将以每代2个的比例来替代基因，无论如何是不会有这样大的过剩繁殖力的。这是笔者的结论。另一个理由是关于对选择有利的突变基因出现率的计算，在适当的假定下进行计算时，对选择有利的突变基因竟大到与致死基因的出现率相仿的程度，值由于过高而难以令人置信。

根据这些理由不能不得出如下结论：分子进化中的突变基因在种内的积累与其说是由于正的选择，还不如说是由于遗传漂变导致的偶然固定。

在笔者发表中立学说的第二年，即1969年，美国的金（J. L. King）和朱克斯（T. H. Jukes）基于分子生物学的许多资料，发表了主张中立学说准确性的论文。他们讲的“非达尔文进化”说（non-Darwinianevolution）便作为中立学说的同义语而开始被广泛利用。

这里希望大家注意的是金及朱克斯考虑的只是分子进化的问题，而对于分子水平上的群体内变异几乎还没有涉及到。与之相反，笔者的中立学说对于蛋白质多态等群体内变异也主张中立突变和遗传漂变对其维持起着主要作用。即认为这些在分子水平上首先被检出的多态变异对自然选择是中立的或近于中立的，它们是通过突变产生出新变异和由于遗传漂变造成的偶然消失的平衡而被保存在群体之中。按中立学说看来，这些遗传多态不过是分子进化的一个断面。

中立学说和遗传性变异

中立学说的反对者主张这些多态性变异是由于平衡选择（balancing selection）的作用而被积极地保存在群体之中的，而不单是突变和漂变的结果。这里所说的平衡选择是指向相反方向起作用的选择，超显性是其最重要的例证。超显性是说杂合子较两个纯合子对自然选择有利（适应值高）。此外，作为平衡选择的例证，一部分研究者认为称之为频度依赖性选择是重要的。一般所说的频度依赖性选择是指基因型的适应值是其频度的函数的情况，可是这里引人注目的并非那种含糊不清的东西，等位基因中的一方由于某种理由频度变低的话，这就成为原因而变得对选择有利，因此频度依赖性选择就是保证等位基因中的哪一方也不能从群体中消失的选择。

对于主张超显性是有利于保存变异的一般性因素的说法，除了理论上的反对之外，还出现了对超显性主张可以说是致命性的观察。那是密尔克曼（R. Milkman）利用大肠杆菌所作的观察。他在从世界各地搜集到的几百个大肠杆菌系统中，利用电泳方法研究了五种酶的遗传变异。大肠杆菌是单倍体生物，不存在异质合子。可是对于各个基因座位来说，从群体中任意取出同源基因各两个通过假想的重组形成个体时，可以根据异质结合到怎样程度（即1减各等位基因的频度的平方和）来表示变异量，于是将观察到的变异置换算成异质结合的比例，相当于0.24，与果蝇和人的值相比高是高的，但没有大的差别。这里特别有趣的是大肠杆菌是单倍体生物，以异质结合为有利作为前提的平衡选择（超显性）不能发生作用。

此外，得克萨斯大学的小岛健人（已故）最初提出频度依赖性选择的假说时，发表了表示存在着显著的频度依赖性选择的实验结果，可是后来搞清该实验是不完备的。自然选择对于多态性同工酶的基因来说是否果真发挥着作用，就这一问题以果蝇为材料进行了很多试图在实验上加以弄清楚的研究。可是，即使看上去像是选择在起着作用时，是由于特定基因的作用还是周围连锁基因群的影，是难以区别的。在考察多态型同工酶等位基因对于个体生存率与孕性果真有否影响的实验研究中，规模最大而且最令人注意的实验恐怕要算山崎常行及向井辉美等进行的工作。在他们所进行的实验中，完全看不出适应值上的差别，并得到了完全不存在频度依赖性选择的结果。据爱丁堡的罗伯逊小组关于同工酶基因的研究，也相当确切地肯定不存在频度依赖性选择。

另外，据得克萨斯大学的根井及其共同研究者的很多卓越的统计遗传学的研究表明，中立学说在量上相当圆满地说明了等位基因的种内分布和遗传性差别的种间分布。例如，第2图表示异质结合频度的平均和方差的关系，三条曲线表示基于中立学说的理论值，一个一个点表示从各种无脊椎动物中取得的观察值。各点是关于一个种的观察值。横轴是该种含有的几个基因座位的异质结合的比例的平均值，纵轴是表示基因座位间的异质结合的比例的方差（标准偏差的自乘）。

进化中的突变积累到种内的过程

从群体遗传学立场看，讨论分子进化机制时最重要的是要划分清楚作为个体水平现象的突变和作为群体水平现象的进化中的突变基因的替代。在进行有性繁殖的生物群体中，每代出现许多突变基因，可是其中的大部分在几代中就从群体中消失掉。因而对进化作出贡献的突变只限于其中的极少数。另外，这样现象伴随发生：在一个个替代中，出现于群体中的新的突变基因逐渐增加频度，以至扩大到整个群体（频度变为100%）。第3表示了这一现象。从群体中消失的突变基因用细线表示，扩大到群体中（固定）的以粗线表示。从这里也可以想象，一个突变基因被替代到群体中需要许多世代。在对于自然选择来说属于中立性的突变由于遗传漂变而偶然地扩大到整个群体的场合，根据群体遗传学的数学理论已明了替代所需要的平均世代数为4 Ne。这里Ne为群体的“有效的大小”，粗略地说，是指一个世代之间生产的对实际繁殖有贡献的个体数。所以，假定Ne等于50万时，要进行一个替代，平均就需200万世代。

其次，分子进化的速度是以群体中新的突变基因相继被替代下去的频度来计量的，可是一个一个替代需要很长的年月，所以替代频度必须作为长时间的平均来表示。分子进化的中立学说主张，这种替代的大部分为中立突变即对自然选择既非好亦非坏的突变通过偶然的固定所致。在此种情况下，如果把由突变的替代率所表示的进化速度定为k，每个配子的中立突变的替代率定为v，于是k=v的这样关系就将成立。

遗传漂变

按照中立学说的观点，基因频度的偶然变动（即遗传漂变）是分子进化论的基础，这里就基因频度的偶然变动的概念进行简单说明。被隔离的极少数个体成为未来群体的基础，基因频度在该时刻将偶然地发生显著变化，这种现象称之为瓶颈效果（bottle neck effect），可是在分子进化的中立学说中成为问题的不是这种特殊的现象。中立学说认为重要的是对自然选择中立或者非常近于中立的基因在群体内的频度，每代即使是一点点地但不断地偶然地变动，只要是群体是有限的，在几百万年、几千万年间，频度也将变得非常大。

现在考虑一个由相互随机进行交配的个体（也包括自体受精）所组成的有性繁殖群体，假定某基因座位的两个等位基因发生分离。在第4图中为了简化起见，假定一个群体只由4个个体组成，黑球和白球代表某基因座位的两个等位基因，各具有两个球是因为来自亲代双方。第一代中黑球的基因有4个，所以黑球基因频度为4/8。然后在个体进行繁殖时，如果产生出许多配子即卵与精子，就会形成白、黑各半的基因池。像随机抽样那样，从基因池中产生雄配子和雌配子时，就会出现这样情形：半数的黑球基因进入到雌配子中，而只有一个黑球基因进入到雄配子中。这两个配子结合的话，下一代的黑球基因的频度就变为3/8。这个例子只是由4个个体组成的群体，所以立刻就变化起来。实际上对于由几千个、几万个个体组成的群体，在原理上也发生同样的现象，在几千年、几万年间，这样的变化渐渐地积累起来，就成为大的变化。

分子进化的特征

在过去几年间，关于分子进化已得到了许多观察数据，其中特别值得注目的事实是关于各种蛋白质分子的由突变替代频度表示的进化速度的一致性和机能上制约性少的分子或分子内的部分的进化速度要比机能上制约性强的分子或分子内的部分的进化速度来得高的事实。

首先关于进化速度一致性，取血红蛋白的α链为例大概是适当的。像已说明的那样，在脊椎动物的各种系统中，如以氨基酸替代频度来表示进化速度时，可观察到每年大约是以10^-9的频度发生进化的。这个值多少也是有些偏移的，但尽管如此，与表型水平上观察到的进化速度相比，那还是惊人的一致。例如，鲤鱼和人是在近四亿年前由共同的祖先（鱼）处分道扬镳的，如果推算从分歧到现在积累的突变数的话，在从共同祖先发展到现在的鲤鱼这一支和发展到人这一支得到了大体相同的值。与此相反，表型水平上的进化速度则相差悬殊。在近四亿年间，一个支在体制上仍然是鱼，而另一个支在体制上则完成了惊人的变化一直进化到人。关于这个问题，笔者在1969年曾预测过不论是“活化石”的基因还是表型急剧进化的生物的基因，在分子水平上在进化过程中DNA碱基的替代是以大致相同的速度进行的。后来许多例证证明了我的这个预测是正确的。例如，对于可以看成为活化石的鲨的血红蛋白的α链和β链作比较时，其差像第1表表明的那样，与人的α链和β链的比较结果是大体相同的。α链和β链的分化表明，在四亿年之前由于基因重复产生出两条链后，在两个生物系统中差不多以相同的速度积累突变而进行分化的。如果突变的积累是由正的选择所导致的话，那么受环境条件及其它因素的影响，进化速度在各种生物系统中理所当然会很不相同的。其次也搞清了机能越是不重要的（制约性少的）分子，进化速度越大。显著的例子大概要算血纤蛋白肽A及B。这个分子是在血液凝固时从血纤蛋白原形成血纤蛋白时放出的部分，它被排出之后几乎没有机能，其进化速度为血红蛋白的几倍，为迄今所知道的最高值。更有兴趣的例子是胰岛素原。这个分子由A、B、C三部分组成，C位于分子中央，约占全分子的1/3，在形成胰岛素时，C被切割掉，A与B结合而成为有活性的胰岛素分子。已查明胰岛素（A、B）在进化中的氨基酸替代率每一年大约是0.4×10^-9，颇为缓慢。可是最近搞清楚被切割掉的C部分氨基酸的替代率竟是胰岛素氨基酸替代率的好几倍。另外，血红蛋白的α链及β链具有同样的三维结构，但已搞清楚两者的分子表面部分不论在功能上还是在保持分子结构上都不太重要。与此相反，血红素及其周围部分对这个分子来说是最重要的。在考察进化中的氨基酸替代率时，α链、β链两者表面的氨基酸座位与血红素及其周围部分相比较，前者的氨基酸替代率竟高出后者的十倍左右（α链β链平均起来在表面上每个氨基酸座位每年大约是2×10^-9）。

以上是氨基酸的替代率。关于DNA碱基的替代率也得到了有趣的结果。特别有趣的是密码子第3个位置上的碱基替代。由于遗传密码兼并的缘故，很多情况下密码子第三个位置上碱基的替代并不伴随氨基酸的变化，所以与密码子的第1、第2个位置上的碱基替代相比，可以认为不和自然选择发生关系的可能性很大。特别最近有许多数据表明，第3个位置上的碱基在进化过程中迅速地被替代。

—个例子是人和兔子的血红蛋白的mRNA的碱基次序的比较。笔者在发表α链及β链的一部分的比较结果时，利用其数据做了计算，得到了每个密码子的第3个位置有0.37个突变替代的估计值。换算成每一年的话，每个碱基座位的替代率为2.3×10^-9，这是非常高的替代率。把从血纤蛋白肽中得知的氨基酸替代率换算成每个碱基座位的替代率时，每年就成为（1.8~4）×10^-9，是与2.3×10^-9没有大差别的值。血红蛋白基因的密码子的第3个碱基位置中的突变替代率是第1、第2个位置的突变替代率的几倍，近于速度的最高值，这一点是值得注目的。后来，朱克斯进一步利用更多的数据来计算，得到第3个碱基座位的突变率是前两个碱基座位的突变替代率的2 ~ 3倍的结果。

更为显著的例子是从组蛋白TV的mRNA的比较中得到的结果。已知这个蛋白质的进化速度最慢。在牛和豌豆这两种恐怕是十亿年前分道扬镳的生物之间进行比较看，在100个左右的氨基酸中只有2个发生了改变。可是，拿海胆的两个近缘种的这种组蛋白的基因产生的mRNA作比较时，mRNA中起变化的仅是不使氨基酸发生变化的场所，所有的变化几乎都集中在第3个兼并的位置上（即遗传密码中的意义含糊的位置）（第5图）。总而言之，对生物生存来说，重要的是蛋白质。蛋白质的性质是根据氨基酸排列形成的立体结构所决定的，氨基酸的排列几亿年来还未变可是在基因内部只是密码子的第3个位置即与氨基酸排列没有什么关系的含糊的位置接连不断地以迅速的速度变化着。根据已发表的数据计算进化速度来看的话，密码子的第3号位置每一年的进化速度为（3.7±1.4）×10^-9，这可以说是迄今所知道的分子进化的最高速度。

此外，直接决定血红蛋白β链基因的DNA碱基排列顺序的研究大约从1978年开始进行了。已知这个基因具有大、小两个内含子（不包含于成熟的mRNA中，所以是与蛋白质的氨基酸排列无关的部分）。范 ·登 · 贝格及其它人在兔子和小鼠中比较了这个部分，根据他们的研究，这个部分在进化过程中其密码子的第3个位置的碱基替代也以不低的速度变化着。这些结果表明，越难受自然选择作用的部分在进化过程中越以大的速度变化，这除了中立学说是无法说明的。

结语

达尔文以后经历约一百年的进化的研究只限于表型水平的变化，只要是关于表型水平的变化，达尔文的自然选择学说就一直取得了极好的成功。但是，用选择说明进化中的所有变化则大概是过分了。在过去的十年左右的时间里，分子进化的研究不断地揭露出预想外的新事实，表明了近于自然选择万能论的进化综合理论有必要重新考虑。另外，搞清楚了自然选择不是直接作用于基因，而是通过基因产生的蛋白质的立体结构及其机能起作用的，也搞清楚了基因的重复对于新基因的出现是必要的。中立学说主张的根本点在于认为进化过程中基因内部的变化与其说由于受自然选择还不如说主要是受突变及遗传漂变的支配。可以认为在所有的生物群体之内都经常发生着迄今未曾料想到的那样大规模的遗传漂变。这种巨大的随机漂变流，据我们人的一生的尺度来衡量的话，几乎是看不出的那样缓慢，可是随着岁月的流逝，它是非可逆地积累下去，在以地质年代为尺度计算的漫长年代之后，就会使种的遗传组成发生一个大变化。中立学说和达尔文的自然选择学说不是对立的，在理解生物进化方面应该把中立学说看作是应付加到自然选择学说中的一个原理。

回顾过去，中立学说遭受过许多批判，特别在美国，进化综合理论的主要倡导者杜布赞斯基、迈尔、斯特宾斯等及其它拥护者们对中立学说表示了露骨的反对，也发表了许多对于中立学说“反证”的实验、观察。然而，它们中的一些是实验本身不准确，一些是不能重复。确切的反证，笔者认为几乎是没有的。另一方面，对中立学说有利的观察事实却接连不断地发现。在美国，杜布赞斯基死后，明显地可以看出，反对派的行动从露骨的攻击到有意识地忽视或过低评价，慢慢地但却正在改变方向。另外，朱克坎德尔（E. Zuckerkandle）等提出的蛮怪的选择学说开始问世了，他们还说与中立学说没有区别。在英国，所谓生态遗传学的提倡者福特及其一派以可以说几乎是出自本能的态度反对中立学说。

与这些相反，得克萨斯大学的根井正利教授及其一派、九州大学的向井辉美教授的研究小组为了中立学说的稳固和发展正继续进行着精力充沛的工作。这对笔者来说，确是极大的支持。

可是，如果观看分子遗传学的最近的情况的话，在过去一两年间发生了目不暇接的动向，如简便地决定DNA碱基顺序方法的开发和真核生物基因的拼接现象的发现等，令人感到分子生物学迎来了第二个变革时期。在分子进化的研究中也有可能不断出现饶有兴趣的问题，正期待着今后分子进化学的发展。

[《自然》（日），1979年12月号]