在分子进化改变的产生中，机遇比自然选择更为重要。大多数突变在选择上都是中性的，既非有利又非不利。

达尔文的自然选择进化论，用现代生物学术语来描述就是，在种内所发生的连续不断的突变中，那些有利于个体生存和繁殖的突变便通过自然选择而扩散开来。生物通过积累这类突变体而进化。在其著名的《物种起源》—书中，查尔斯 · 达尔文得出这样的结论：“种已发生改变，并且仍在通过保存积累稍微有利的变异而缓慢地变化着。”这一理论解释了为什么每个种对其环境都有很好的适应性。

从此以后，达尔文理论便成了生物学中伟大的一统原理。本世纪孟德尔遗传学兴起后，达尔文理论便与遗传学融为一体，并且逐渐成为正统的进化观点，称为“综合进化论”（有时也称“新达尔文主义”）。像古生物学、分类学、生态学以及群体遗传学等各种不同学科的学者，也都参与了综合进化理论的形式，一座影响深远的大厦建了起来。

在这一理论的全盛时期，亦即从本世纪五十年代末到六十年代初，生物学家们似乎有了一致的意见，认为进化的机制从本质上可由综合进化理论体系解释清楚。“泛选择论者”的观点成了这一理论的主流，认为进化的速度和方向几乎完全由自然选择来决定，突变只起着很小的辅助作用。同时人们还普遍相信，既无有利也无不利作用的在选择上呈中性的突变体，即使存在的话，也是罕见的。

从前人们就已认识到群体内中性突变体的命运是通过“样本遗传漂变”而由机遇决定的，亦即是通过在每一代中一定数目的雌雄配子的随机结合而产生下一代的过程决定的。通过这一过程，在选择上为中性的等位基因其相对频率在代与代间随机波动。除非碰上突变，等位基因之一将由于机遇最终在群体中固定下来，而另一个则丢失了。然而，综合理论的支持者通常相信中性突变是很少的，以致随机遗传漂变在物种的进化或其遗传结构形成中起不到什么重大作用。在可见的表型水平上或利用经典遗传学技术对进化和种内变异进行研究时，未能发现任何与综合理论相矛盾的证据。

然而，进化遗传学中这种平静状态持续的时间并不长。从本世纪六十年代中期开始，人们引入了分子遗传学的方法和概念来研究分子水平上的进化和变异。科学家们开始研究基因的内部结构，以前所意想不到的结果出现了。这包括三个方面：在不同谱系中，每种蛋白质每年的氨基酸替换速率近乎一致；在替换方式上的随机性；当推测哺乳动物单倍体DNA数适时，总的速率很高，达到了每两年每一基因组至少发生一个突变型核苷酸替换。此外，利用电泳技术研究酶位点上的遗传变异所得到的资料表明，在分子水平上，就杂合性和多态性而言，其遗传变异比我们以前所预料的要多得多。

为了解释这些当时令人困惑的问题，于1968年，我提出了一种后来被我称之为中立说（或更确切地称为中性突变随机遗传漂变假说）的理论。这一理论指出，绝大多数分子水平上的进化改变并不是由作用于有利突变体的达尔文选择所引起，而是由在选择上为中性或近中性突变体的随机固定造成的。这一理论并不否认自然选择对决定适应性进化过程的作用，但它假定在自然界中只有很小部分的DNA改变是适应性的。

中立说还声称，在分子水平上，正如蛋白质和DNA的多态性所揭示的那样，种内变异的大部分在本质上是中性的，因此，这类多态性等位基因是通过突变输入和随机消失之间的平衡而在种内保持下来的。换句话说，它们体现了分子进化的一个瞬变期。

中立说的这些观点立即受到了新达尔主义法规的强烈反对，从而引起了一场所谓的“中立说者与选择论者的大论战”。人们在群体遗传学上做了大量的实验和观察，试图证明中立说是错误的。随着争论的继续，支持这一理论的证据逐渐积累。以后，正如我所要阐明的，随肴克隆DNA片断和快速测定其核皆酸顺序等新的分子技术的诞生，出现了一些出乎意料地支持中立说的强有力证据。

在这类DNA资料可得到之前，通过同源蛋白质氨基酸序列的比较研究，已经弄清了分子进化区别于表型进化的两大特点。其一是，就每年每位点氨基酸替换速率而言，每一蛋白质的进化速率是近乎一致的。其二，功能较次要的分子或部分分子比较重要者进化（就突变体替换而宫）的要快。

对于第一个特点，进化速率的稳定性在血红蛋白中最为明显。在这种分子中，进化速率约为每氨基酸位点每年发生104次替换，并且令人惊奇的是，它似乎不取决于世代长短、生活条件和群体大小这类因素。有鉴于此，我曾指出过这种可能性——特别是如果中立说正确的话，即“活化石”的血红蛋白及其它分子已经历了与进化更快种类的相应分子（基因）一样多的氨基酸替换，从而也经历了一样多的DNA碱基替换。自那时起，已经发现了许多支持这一提法的证据。

至于第二个特点，可更严格地表述如下：那些受功能约束较少的分子或部分分子比受功能约束较大的进化（就突变体替换而言）要快。在目前已研究过的蛋白质中，进化最快的是血纤维蛋白肽，其进化速率比血红蛋白约高7倍。令人感兴趣的是，当血纤维蛋白状在血液凝结时与血纤维蛋白原分离后，未发现它有什么已知的功能。相比之下，血红蛋白有着输送氧气的特定功能，因此其结构上的需要比血纤维蛋白肽更为严格。此外，我们知道在血红蛋白中，其表面部分在其分子结构和功能的保持上不如血红素囊重要，血红素囊才真正结合氧气，因而十分重要。业已发现，无论是在α还是在β血红蛋白中，表面部分的进化速率约比血红素囊快10倍。

从中立说的观点出发，我们可以对这些现象解释如下。如果我们假定一个种内分子突变体的进化替换是由在选择上为中性的突变体的随机固定造成的，那么就可得出，进化速率（以K表示）与每个配子中性突变体的产生速率（以V₀表示）是相同的，因而K=V₀。这里代表了谱系内进化过程中分子突变体被接连替换的概率。这些替换中的每一个都需要很长时间。有利突变是可能发生的，但中立说认为这种突变是很少的，以致可以忽略。

因此，如果用V_T代表每配子总的突变速率，f_c代表突变发生时产生的中性突变体部分，于是V₀=V_Tf₀，上述公式可改写为：

K=V_Tf₀

这里进化速率（K）与突变速率（V_T）都必须用同一时间单位来衡量。在公式中，1-f₀代表有害突变体部分，这种突变体通过负向选择而在群体中排除掉。

这里我想强调指出，中立说绝不否认有害突变的发生。事实上，功能约束的存在所引起的负向选择在解释分子进化的第二个特点时是非常重要的：我们假定功能约束越强，f₀越小，亦即无害变异（在选择上是中性的）的几率越小，因而如果总的变异速率V_T是相同的话，那么进化速率（K）也越低。随着功能约束的消失，突变体中的较大部分成为无害（中性）的，结果f₀值变大，进化速率增加。当达极限f₀=1时，我们有K=V_T。换句话说，正如几年前我所预料的，所有突变都成为中性的，进化速率达到由总突变速率所决定的最大值。这种预测在传统的综合进化理论看来是讲不通的。

分子进化的第一个特点，亦即每种蛋白质进化速率的稳定性，可以用中立说给以解释，只需假定对每种蛋白质来说，f₀在不同谱系中是恒定的。如果中立说正确的话，那么稳定性是在每年而不是每代的现象就意味着，突变速率V_T在每年是恒定的。请注意这里的突变是指引起氨基酸（或DNA）替换的变化，而不是致死或“可见”的变化，这后类突变，其发生已知是世代决定性的，正被怀疑为主要是由基因组中各种可移动的遗传因子（转座子）所引起的。

在过去的几年中，有关DNA顺序的大量资料又为中立说提供了一些十分有力的证据。我想提及两类现象。第一，人们已经确认，“同义”交换，亦即密码子内不引起氨基酸改变的核苷酸替换，比改变氨基酸序列的“非同义”变换的发生率要高得多。

一个突出的例子就是组蛋白H4的基因，组蛋白H4是已知最保守的蛋白质之一，其氨基酸替换速率仅约为血红蛋白的百分之一。但同义变换的发生在组蛋白基因和血红蛋白基因中几乎一样快。同时在血红蛋白的基因中，同义核苷酸替换比改变氨基酸的替换要多二、三倍（按每年每位点计）。

由于自然选择作用于生物的表现型，在表型决定上蛋白质的结构和功能又起着决定性作用。人们自然会想到不引起蛋白质氨基酸改变的同义突变或其它缄默突变所受到的自然选择将会比那些引起氨基酸改变的突变要少得多。然而，与人们从达_文适应性突变体替换所期望的相反，正是缄默替换+真正在进化中在每一位点高速积累。如果我们注意到方程中的f₀对同义变换来说必然是较大的，则用中立说很容易解释这些现象。

我所要谈的第二类观察到的现象就是假基因的快速进化改变。假基因就是一段与有功能基因非常相似的DNA片断，有时也称之为“死基因”。鼠和人的血红蛋白假基因就是特别为大家所周知的例子。

通过假珠蛋白基因与正常珠蛋白基因的比较揭示出，假基因在通过基因复制产生后，其碱基替换发生的速率很高。真正令人感兴趣的是，所有三个密码子位置的替换速率都一样高。换句话说，不管替换是否改变氨基酸，只要改变一个正常珠蛋白基因，假基因中所有替换速率都同样提高。在哺乳动物中珠蛋白假基因估算速率为每年每核苷酸位点发生K=5×10^-9次替换。除碱基替换外，假基因在进化过程中也同样以高速积累缺失和插入。看来好像假基因已从负向选择的束缚中解放了出来（由于缺乏功能），并且正在通过积累各种突变性改变（其中有些对正常珠蛋白基因是高度有害的）而走向解体的道路。如果这一解释正确的话，那么我们就可以认为这代表了f₀=1的情形，所观察到的速率K=5×10^-9（每年每位点）与中立说所预测的最高进化速率是一致的。这也许是支持中立说的一个最引人注目的例证。

尽管由于篇幅有限，这里不能详细讨论中立说如何在分子水平上解释种内变异。但我还是想简单提一下下面的一种观察结果。根据中立说，DNA进化更快的部分应表现较高的种内变异度（由于较高的中性突变频率）。这一预见被最近对果蝇ADH（乙醇脱氢酶）位点的观察所证实。考虑到同义或其它缄默变丼的群体比只考虑有氨基酸改变的群体更富有多态性和杂合性。

我想要提及的最后一个问题就是，为什么在选择上是中性或近中性突变的随机固定在分子水平上如此普遍，尽管通过积累有益变异的达尔文进化在可见的表型水平上非常重要。我想这一问题的答案来自这样的事实，即表型水平上最常见的自然选择类型是“稳定化选择”，它排除了表型极端个体，而保留了那些近于群体均值的个体。稳定化选择就是要保持原状。可以得出，如果大量的氨基酸或核苷酸位点与数量性状有关的话，那么广泛的中性进化就可以在稳定化选择下进行。例如，这适于哺乳动物种类的情形，哺乳动物平均每个个体有一百万个核苷酸位点是杂合的，每个体的总选择强度为50%。此外，很大一部分核苷酸位点不产生表型效应，对自然选择来讲完全是中性的。

我得出的结论是，自从地球上有生命以来，在分子水平上即遗传物质本身发生的最普遍的进化改变是由随机遗传漂变造成的，而不是靠正向的达尔文选择。

[New Scientist，1985年7月]