對于大多數(shù)動物,包括我們?nèi)祟?,缺氧幾分鐘都是要命的。我們的身體雖然可以在無氧的情況下代謝碳水化合物,但這一過程會產(chǎn)生有毒的乳酸;乳酸在體內(nèi)迅速積累,很快達到致命的濃度。
但金魚和它的野生鯽魚親屬卻已經(jīng)進化出一種罕見的適應(yīng)性,它們可以在不呼吸的情況下存活5個月。冬天在冰凍的池塘里,其他魚類大多窒息而死,它們卻還活得好好的。
經(jīng)過科學(xué)家的不懈努力,現(xiàn)在我們終于知道其秘訣了:在缺氧的條件下,金魚身上會制造一組額外的酶,其作用與啤酒酵母菌相似,就是將碳水化合物轉(zhuǎn)化為酒精,而不是乳酸,最后酒精作為廢物通過鰓排泄出去。
這種適應(yīng)性大約出現(xiàn)于800萬年前,是鯉魚和金魚的共同祖先通過一種叫“全基因組復(fù)制”的過程進化來的?!叭蚪M復(fù)制”的意思是:當(dāng)一個生物體在DNA復(fù)制過程中,因為偶然的差錯,一個基因不小心被多拷貝了一次;此后,這個額外獲得的基因往往會被賦予新的用途。
舉個例子:金魚的祖先原先DNA上只有1個負責(zé)有氧代謝的基因A;在一次復(fù)制中出了差錯,被復(fù)制了兩次,結(jié)果DNA上有了2個A。一開始它們還是都負責(zé)有氧代謝,就好像一個是駕駛員,一個是備用的副駕。但隨著時間的推移,金魚祖先在一代代進化,DNA上的2個A也在獨立地發(fā)生遺傳或變異。過了數(shù)百萬年,第二個A已變異成A*,其功能是負責(zé)無氧代謝了;而第一個A還是A,繼續(xù)負責(zé)有氧代謝(因為如果這個A也變異,那金魚就不能呼吸,不能生存下來,今天也就沒有金魚這一物種了)。