老鼠和苍蝇有哪些共同点？火鸡和舞蛛，蚂蟥和豹子呢？有很多。与植物和真菌比起来，所有动物都十分相似，即使不完全相同，相互之间也比其它任何东西相近。它们都具有规则的身体构造，确定数目的肢体、眼睛、脊椎骨或其它你所能罗列出的有规律的部分，遗传学家和地质学家有什么共同之处呢？他们都怀着极大的兴趣，去发现这类构造，并探究构造形成的根源。

身体构造是一种时空模式——胚胎是按固定模式发育、成长的结果。这一过程的机理，向生物学家提出一个深奥的问题，也是一个最棘手的问题。只有一位胚胎学家由此获得过诺贝尔奖，那是1935年的事。现在，第二枚诺贝尔奖章，可能很快会有得主。在过去十几年里，有关遗传机理的问题，几乎已成为人所共知的事实。某一动物物种所携带的起遗传作用的基因，能在另一物种中找到其踪影，即使这两物种是苍蝇和老鼠这样的不同，这些多才多艺的基因，以细胞构成动物躯体，与中世纪的能工巧匠，用精心削凿的石块建造大教堂，有异曲同工之妙。而且，像那些工匠一样，基因“行会”的象征也是一种工具。对工匠们来说，这一工具是一把量矩：对基因来说，则是同质基因体（homebox）。

这是一种古老的工具。同质基因体在像酵母菌、烟草和雏鸡这样不同的有机体中都可找到，20亿年前，这些有机体拥有同一个祖先。同质基因体是一连串的DNA分子。当细胞读懂基因密码，并合成蛋白质时，DNA便在新合成的，无论是真菌类、禽类还是其他有机体的蛋白质分子中，构造出一种几乎完全同质的小小的扭曲体。1992年，瑞士巴塞尔大学的瓦尔特 · 格瑞因和卡特 · 武斯瑞奇报告说，这种工具实际上是一种类似楔块的东西。这种扭曲体，紧紧嵌入DNA分子双螺旋结构的凹槽之中，并贴附在那里。而后，这一新生蛋白质分子的其余部分，便遵命去完成自己的任务——告诉毗连的基因做什么或不做什么。任何一个包含同质基因体的基因，于是，便成了控制其它基因的基因。

基因中存在各种约束DNA行为的这类结构体。关于同质基因体的一件有趣的事，是在动物体内，带有同质基因体的基因，常常成簇状簇拥在链状DNA分子周围。它们不仅共同生存，而且一起工作。每一簇基因组成一个分队；分队中的成员告诉细胞应待在身体的哪个地方，以及要变成什么模样。

神奇的基因体

遗传学家研究身体构造时，喜欢把果蝇作为对象。果蝇繁殖速度快，而且其基因位于美观的简单染色体上。经过数年研究，科学家已经发现了控制果蝇生长的基因。研究时，主要通过寻找这些“同质”基因变异时所诞生的模样怪异的果蝇来进行。

当果蝇胚胎发育了4小时的时候，一种称为Engriled的基因，便开始起作用。这种基因促使胚胎分裂成几部分。然后，每一部分在两簇相邻基因中的同质基因体的控制下，各自独立发育起来。这些基因告诉胚胎各部分的细胞该做什么。例如，Antennapedia基因通常只在构成胸部的细胞中起作用。告诉细胞，胚胎表面的凸点，应发育成腿。如果这一基因失常出错，在本该长头的部分起作用，那么，这一昆虫在本应长触角的地方，就会冒出一对细腿来。

大多数基因协同工作。Bithorax基因簇中在细胞中活动性强的三种基因越多，Bithorax基因簇就离动物头部越远。启动这些基因的命令，与写在DNA结构上的命令一致。头部基因位于基因簇前部，启动最早；尾部基因则位于后部。

10年前，威廉姆 · 麦克基尼斯和马休 · 斯格特正是从这一连串的基因中，首先发现了这些基因共有的同质基因体。这一发现表明，这些基因不仅功能相同，而且形态也相同。它们以楔形体将其工作目标定位，然后指令各类细胞转变成肌肉、神经或特定器官的腿组织。

1986年，亚历山大 · 安威格威奇发现，鼠类中包含同质基因体的基因簇，有类似的功能。这些基因簇不像果蝇的基因簇那样有顺口的名称，而是被平淡地称为Hox，后面再加上字母和数目字。迄今为止，已在鼠类中发现了38种簇生的Hox基因，而且还发现，这些基因与蝇类中的相同：所带的遗体密码常常十分相似，甚至连同质基因体外部的细微结构都相近。在胚胎发育期间，它们以同样的程序活动，而且好像发挥类似的功能。麦克基尼斯博士验证了这一点。他把一种称为Hox-B6的基因，植入果蝇卵中，并使其在头部起作用。结果，这只果蝇头部长出了腿。说明这Hox-B6基因恰似鼠类的Antennapedia基因。在鼠类体内，像在果蝇体内一样，其真正工作地点应在胸部。

当然，差别自然存在。鼠类（以及其他脊椎动物）有4簇Hox基因。每簇基因作用于不同的染色体。由于具备4组Hox基因，因此脊椎动物能发育得如此精巧。比如，它们的肢体就不像非脊椎动物那样，仅仅是外伸枝状体。最近的研究结果表明，在脊椎动物体内，有一个完整的Hox基因联合体，专管肢体发育。一组细胞变成大拇指、小指，或是其中某个指，取决于这第4簇Hox基因中有多少活泼基因。

岩石中的基因体

同质基因体，从蛙类到扁形虫，随处可见踪影。因此，有些生物学家，如牛津大学的乔纳森 · 斯兰克和彼得 · 霍兰，正开始考虑把这种基因体，当作一种基本要素来看待。同质基因体可能不仅仅是动物躯体形成的一种根据，而且是唯一根据。基本质特征十分像叶绿素。叶绿素引致光合作用，其植物生存的基本要素。同质基因体引致结构高度规则化发育，是动物存在的基本要素。同质基因体可能是使动物成其为动物的首要的因素。

在30多亿年的时间里，地球上的生物，在没有多细胞动物存在的情况下，生活得怡然自得。植物很早便开始多细胞化，但进程相对缓慢；几种水母般的团状生物也多细胞化。到寒武纪伊始，大型动物才开始出现。然后，转瞬之间，人们从四处散落的岩石中，发现了令人惊异又极具价值的化石——研究新型躯体构造的大量证据。在令人震惊的短暂时间里，人们在西伯利亚找到了新证据——存在于500万至1000万年前的动物化石，包括与现有动物构造完全相同的动物化石，以及大量的进化中断以来其他动物的化石。先发现的是零碎的化石，其中有肢骨、角、触须等。而且，几乎所有新发现的动物都有长度：与水母的团状体不同，有头有尾。

这便是人们所说的寒武纪爆炸。对于偏爱动物的古生物学家来说，仅生物起源本身的神秘性的意义，就超越了爆炸说的含义。有些科学家赞同以自然环境变化作解释的观点，认为是大气中氧含量的增加和海水成分的改变（使带壳动物出现成为可能），引发了这一突变。另一些科学家更倾向于生物学原因：“宽松小生境”有利于适应生态变化的生物，“宽松的基因”有利于适应遗传变异的生物。

偏爱生物学解释的原因有两点。首先，这场爆炸，按地质学术语，是令人惊异地迅速；其次，爆炸仅涉及到动物。例如，没有证据表明植物数量也有同等幅度的增加。因此，美国自然历史博物馆的戴维 · 杰柯比斯指出，出现这种情况的原因，可能是有一种簇状同质基因体，过分膨胀的自我复制作用和外分节作用所致。结果出现了这样一种情况，即告诉细胞完成稍有变化的事，比如转变成头、尾或头尾之间的其他器官。如果是这样的话，那真是一个幸运的变化。当一种生物变得比周围其他生物都强大发达时，这种生物势必经得起环境考验。甚至可以发展到能统治整个世界的程度。

[The Economist，1992年9月]