当生物学家对生命的存在方式了解得越多，他们就能弄清楚生命是如何变成这样的。首先是基因。孟德尔注意到皱纹豌豆的皱纹不知何故可以通过几代遗传下去，即使其中一些世代根本没有皱纹。事实证明，皱纹是基因作用的结果；不同版本的基因产生光滑的豌豆。在20世纪的大部分时间里，进化生物学家研究了基因变化如何产生进化变化。一个基因中改变一个位置（或切掉一大块）的突变可以改变它编码的蛋白质。例如，当病毒上的蛋白质发生突变时，它们的形状就变得更难被免疫细胞识别。但到了20世纪末，很明显蛋白质编码序列并不是全部。例如，许多基因都配备了开关。只有当其他蛋白质拨动这些开关时，基因才能在特定的时间和地点产生自己的蛋白质。对其中一个开关进行微小的调整可能会产生剧烈的变化——例如，在昆虫身体的一个节段上增加或减少腿。其他蛋白质会破坏其他蛋白质，而另一些则会增加其供应。有些基因产生的蛋白质只有当它们与不同基因产生的蛋白质融合时才能发挥作用。你可以把基因看作是一个复杂电路的组成部分，经过进化设计用于某种特定任务，例如感知分子或计时。那么网络是如何进化的呢？乍一看，这似乎是一个无法逾越的问题。考虑一个由三个基因组成的网络，只有当所有三个基因协同工作时才能完成一项任务。那么这个网络如何从两个基因，更不用说一个基因进化而来呢？这就是你有时会从“智能设计”阵营听到的基本“不可还原的复杂性”论点。他们希望你（或者至少你当地的教育委员会）认为你无法从这里到达那里，并且*某人*一定是从头开始设计了这个网络。实际上，许多科学家现在正在探究基因组，以弄清楚网络是如何进化的，他们提出了详细的假设，进行测试，并发表了他们的结果——但从未发现需要说出“智能设计”这个词。网络进化的关键在于基因突变的另一种方式。它不仅仅是DNA的一小段发生变化，一个完整的基因也有可能被复制。基因复制发生得很多，从我们自己的基因组和其他物种基因组中许多相似基因家族来看。一个复制的基因最初会在原始网络中扮演相同的角色。但随着它逐渐突变，它可以承担新的功能。它能在一个新的网络中扮演新的角色吗？一个线索表明答案是肯定的，那就是许多网络都是由相关基因组成的。一些研究人员提出，一个网络中的所有基因（甚至可能是一个完整的基因组）必须一次性全部复制才能创建一个新网络。但这种大规模复制可能会带来它自己的麻烦：不知何故，所有复制的基因都必须停止与旧网络交互。在最新一期的《EMBO Reports》中，英国曼彻斯特大学的科学家提供了一种更谦逊的方式来构建新网络。他们认为这可以一次复制一个基因地发生。想象一下，一个三基因网络中的一个基因被复制了。一个突变阻止了它与原始的三个基因相互作用。然后它又被复制了，这两个基因开始在它们自己的微小网络中相互作用。又一次复制，就有三个基因在一个完全独立于其母体的功能完整的网络中工作。如果科学家们就此打住，那会有点有趣，但随后他们想出了一种测试他们假设的方法。他们研究了一个产生基本螺旋-环-螺旋蛋白（bHLH）分子的基因家族。这些基因在我们自己和其他动物的身体中形成几个网络。通过以不同组合相互连接，它们可以在细胞中完成各种工作，从感知环境信号到控制细胞分裂。研究人员意识到，这些网络的历史应该保存在基因的谱系中。假设某个祖先的bHLH网络一次性全部复制。那么新网络中的每个基因都应该与旧网络中扮演相同角色的基因最密切相关。但如果，正如科学家们所提出的，新网络是一个基因一个基因地构建的，那么新网络中的所有基因都应该彼此密切相关，而与旧网络只有遥远的联系。当他们绘制bHLH家族树时，他们发现了这一点。这项工作特别了不起之处在于它对新网络进化方式的意义。每个网络都是作为一个单一的复制基因从一个旧网络中萌芽出来的。但随着时间的推移，随着新网络通过额外的基因复制而扩展，新网络在外观和行为上变得与旧网络非常相似。例如，每个网络都围绕着一个由少数几个基因组成的中心枢纽，这些基因可以与一连串的其他基因相互作用。史蒂芬·杰·古尔德（Stephen Jay Gould）曾著名地问道，如果你重播生命录像带，生命是否会呈现出今天的形式。古尔德认为，有如此多的偶然性可以将生命推向另一条道路，因此答案必定是否定的。但当谈及基因网络时，似乎录像带可能会播放得大致相同。（更新，3/1/04 上午8点：修复了论文链接和一些错别字。）
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