秦立杰
進(jìn)化論是歷史上最著名的科學(xué)理論之一。它解釋了物種是如何隨著時(shí)間而進(jìn)化的,也解釋了人類如何變得如此聰明,為什么長(zhǎng)頸鹿如此高,細(xì)菌是如何變得耐藥的。
今天,進(jìn)化理論不斷發(fā)展,成為了生物學(xué)的關(guān)鍵性理論支柱之一,然而它仍然是科學(xué)領(lǐng)域被誤解最多的一個(gè)理論,特別是引起了神創(chuàng)論者的不斷攻擊。
現(xiàn)在,就讓我們一起來盤點(diǎn)一下人們對(duì)于進(jìn)化論的最常見誤解。
人類是從猴子進(jìn)化過來的
達(dá)爾文發(fā)表《物種起源》說后,引起了不小的非議。一次宴會(huì)上,達(dá)爾文遇上了一位美貌的女士。女士氣沖沖地質(zhì)疑達(dá)爾文:“達(dá)爾文先生,聽你說,人類是猴子變來的,我也是從猴子進(jìn)化來的嗎?”達(dá)爾文風(fēng)趣地回答到:“當(dāng)然不是,你是由長(zhǎng)得非常迷人的猴子變來的?!?/p>
這是一個(gè)流傳得非常久的故事,許多人錯(cuò)誤地就此以為進(jìn)化論者認(rèn)為人類是從猴子進(jìn)化而來的,并提出質(zhì)疑,如果人類是從猴子進(jìn)化而來的,為什么不是所有的猴子都進(jìn)化成了人類?
事實(shí)上,這個(gè)風(fēng)趣幽默的故事可能純屬杜撰。以達(dá)爾文為代表的進(jìn)化論者認(rèn)為人類與猴子的關(guān)系更像是表親關(guān)系,而非祖父的關(guān)系。在親緣關(guān)系上,人類與猿的關(guān)系更密切。
雖然人們習(xí)慣性把猿猴并稱,但實(shí)際上猿和猴子是兩個(gè)不同的物種?,F(xiàn)代猴子被分成新世界猴及舊世界猴,這兩種猴子跟猿都是不同的物種。猿被分成長(zhǎng)臂猿科和大猿,大猿包括猩猩、大猩猩、黑猩猩和人屬四種。所以,我們一定不是從猴子進(jìn)化過來的。那么,我們會(huì)是從像猩猩這樣的大猿類進(jìn)化而來的嗎?
我們和其他的大猿類有許多相同的遺傳特質(zhì),比如黑猩猩、倭黑猩猩(黑猩猩屬下的兩種動(dòng)物之一)和猩猩、大猩猩,它們?cè)谟H緣關(guān)系上,是尚存的與人類最近的靈長(zhǎng)類動(dòng)物,但它們也不是我們的祖先,每一個(gè)大猿,包括人類,在很久以前,是從一個(gè)共同的祖先那兒獨(dú)立進(jìn)化而來。
如果你再追溯,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)時(shí)間再久遠(yuǎn)點(diǎn),在猿、猴之間,在所有靈長(zhǎng)類動(dòng)物,和所有的動(dòng)物之間都會(huì)有一個(gè)共同的祖先。進(jìn)化樹的每一個(gè)分支都持續(xù)進(jìn)化,產(chǎn)生不同形狀、大小和顏色的新的物種。
所以,人類既不是從猴子進(jìn)化而來,也不是從大猩猩這些猿類進(jìn)化而來。我們和這些物種在進(jìn)化歷史上有交叉,有共同的祖先,但彼此之間并不是祖父的關(guān)系。
我們無法見證物種的進(jìn)化歷程
通常,進(jìn)化要幾百萬年的時(shí)間,即使窮其一生,我們也別指望著能看到像恐龍變成鳥那樣巨大的物種變化。之所以很難追溯物種進(jìn)化,一個(gè)原因是需要經(jīng)歷很多代的基因變異累積后,物種才會(huì)有明顯的改變,如果一個(gè)動(dòng)物的壽命很長(zhǎng),我們很難觀測(cè)到它們的進(jìn)化轉(zhuǎn)變,但這不意味著我們沒法實(shí)時(shí)地見證一個(gè)物種的進(jìn)化過程。
在工業(yè)革命期間,英國(guó)的環(huán)境發(fā)生了巨變,工廠生產(chǎn)的濃濃煙塵,落在了桉樹上。當(dāng)時(shí),樺尺蠖這種蛾子喜歡用樺樹來偽裝,由于黑色翅膀的樺尺蠖站在白色的樹干上,會(huì)非常顯眼,很快被捕食者發(fā)現(xiàn),這時(shí)翅膀如果是淺色的,就會(huì)有優(yōu)勢(shì),所以,19世紀(jì)中葉之前,英國(guó)人見到的這種蛾,都是淺灰色的翅膀上散布著一些黑色斑點(diǎn)。而深色的樺尺蠖數(shù)量就很少。
但很快,煙塵使得樺樹變黑,深色翅膀的樺尺蠖這時(shí)反而有優(yōu)勢(shì)了,深色的樺尺蠖數(shù)量就增長(zhǎng)起來了,因?yàn)樗鼈兡芨玫卮婊钇饋恚?yōu)勢(shì)的遺傳特質(zhì)傳遞給后代。到1895年,英國(guó)重工業(yè)區(qū),比如曼徹斯特附近的黑蛾所占的比例激增到接近100%,而在非工業(yè)化地區(qū),灰斑蛾仍然占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
現(xiàn)在,由于人類對(duì)環(huán)境的影響越來越大,類似的物種快速進(jìn)化的例子非常多。比如,研究者觀察到,由于人類喜歡捕殺大的冠軍魚,一旦被捕殺,冠軍魚就喪失了繁衍的機(jī)會(huì),所以它們進(jìn)化出較小的體型。這些例子都說明,物種進(jìn)化不僅確實(shí)存在,而且我們還可以親自見證。
進(jìn)化論解釋了生命的起源
有些人認(rèn)為如果進(jìn)化論可以解釋生命是如何隨著時(shí)間而改變的,它一定能解釋生命是如何起源的。進(jìn)化論確實(shí)可以解釋清楚為什么生命是它現(xiàn)在的樣子,以及為了適應(yīng)環(huán)境,生命是如何隨著時(shí)間的變化而發(fā)生改變,但進(jìn)化論并沒有聲稱可以解釋生命是如何起源的。
進(jìn)化論為我們找到了地球上所有生物的最后的共同祖先:露卡。這是一種生活在30億年或40億年前海底火山口附近的原胞,隨后這種原胞分化出細(xì)菌和古細(xì)菌,演化成各種生命。今天研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在所有現(xiàn)代生物中廣泛分布有355個(gè)共同的基因,并確定至少其中的100個(gè)基因來自露卡。此外,進(jìn)化論還可以為我們提供一些線索,比如生命的起源需要什么,但這個(gè)謎題現(xiàn)在還沒完全揭開。
物種進(jìn)化是有目標(biāo)的
由于物競(jìng)天擇,一些人可能會(huì)以為每個(gè)生物都有一個(gè)終極的進(jìn)化目標(biāo),那就是比其他生物更好、更強(qiáng)壯。實(shí)際上,進(jìn)化根本沒有目標(biāo)。
進(jìn)化是由于基因變異驅(qū)動(dòng),基因變異的概率是非常隨機(jī)的。隨后,生物所處的環(huán)境將會(huì)決定哪些變異是有用的,這些有用基因會(huì)傳遞給下一代,另外一些基因變異會(huì)讓生物生存更加艱難。所以,自然選擇挑選出特定的變異,并淘汰另外一些變異。至于生物的哪些基因會(huì)突變而進(jìn)化,這是一個(gè)偶然性事件。
此外,生物進(jìn)化的道路,像科學(xué)實(shí)驗(yàn)一樣,充滿了錯(cuò)誤和歧途,所以,進(jìn)化的結(jié)果并不一定就是非常完美的。
比如,人類身體是進(jìn)化的產(chǎn)物,但我們知道,現(xiàn)在人類身體器官,依然有許多設(shè)計(jì)缺陷。舉個(gè)例子,人類的視網(wǎng)膜是倒置的,其上布滿了背向眼睛前端的感光細(xì)胞,形成了生理盲點(diǎn)。這種眼睛結(jié)構(gòu)并不是一個(gè)完美的眼睛結(jié)構(gòu)安排。許多動(dòng)物的眼睛進(jìn)化得都比人類要完善,比如頭足綱動(dòng)物擁有相似的眼睛,有著一個(gè)朝前的視網(wǎng)膜,使得他們的視野沒有盲區(qū)。貓——典型的夜間捕食者,還進(jìn)化出了反射層,大大增強(qiáng)了眼睛對(duì)光的捕捉能力。
眼睛不是進(jìn)化而來的
人的眼睛是一個(gè)神奇的結(jié)構(gòu),它能夠探查任何地方小到幾個(gè)光子,大到直射的陽光,能很快將焦點(diǎn)從你面前的屏幕切換到遙遠(yuǎn)的地平線上。事實(shí)上,由于眼睛如此靈巧,其結(jié)構(gòu)一度認(rèn)為是非常復(fù)雜的,以至于達(dá)爾文意識(shí)到眼睛進(jìn)化的程度高得離譜,而一些人甚至聲稱眼睛是神靈賜予的。但現(xiàn)在,科學(xué)家們將現(xiàn)有動(dòng)物的各種各樣的眼睛從簡(jiǎn)單到復(fù)雜排列在一起后,推導(dǎo)出了眼睛進(jìn)化的復(fù)雜過程。endprint
最開始,眼睛只是一個(gè)簡(jiǎn)單的感光點(diǎn),分布在一個(gè)平面上,它們只能感覺到黑暗和光明,隨后,這個(gè)感光點(diǎn)凹陷成一個(gè)水杯的形狀,這種結(jié)構(gòu)將能更好地感知入射光線的方向。
然后,在幾千年中,這種杯狀感光體變得凹陷,前端的開口處變得越來越小,變化的結(jié)果類似于針孔效應(yīng),使得分辨率極大地提高,并只讓一束細(xì)光能夠射入眼睛,以此來降低失真率。一層透明的細(xì)胞會(huì)覆蓋這個(gè)“針孔”以防感染,此時(shí),眼睛內(nèi)部將會(huì)填充液體,以優(yōu)化光敏度和對(duì)光的處理。這些液體內(nèi)部的蛋白質(zhì)結(jié)晶使得晶狀體得以形成。針孔攝像頭以及晶狀體的結(jié)構(gòu),是最終進(jìn)化為人眼的基礎(chǔ)。隨后,虹膜、鞏膜、淚腺等進(jìn)化出來。而同等重要的是,伴隨眼睛一同進(jìn)化的大腦,用其不斷擴(kuò)大的視覺皮層來加工它所接收到的更清晰更多彩的圖像。
眼睛進(jìn)化出的這些特征,如果使生物能適應(yīng)環(huán)境,并能更好地躲避捕食者或者狩獵,將會(huì)予以保留,在許多代后,眼睛的形狀最終得以固定。
找不到過渡型的化石
如果在兩個(gè)世系之間的生物中,有過渡化石能證明這兩個(gè)物種的演化關(guān)系,當(dāng)然是進(jìn)化論最好的證明,但化石非常稀少。在所有現(xiàn)在瀕臨滅絕的哺乳動(dòng)物中,考古學(xué)家只發(fā)現(xiàn)了它們9%的化石。
沒有過渡型的化石,并不能說明中間物種沒有出現(xiàn)。因?yàn)樯锼篮?,并不總是?huì)形成化石,即使那些體型龐大,容易成為化石的動(dòng)物,化石形成也依賴于它們是如何死的,在哪里死的。比如,如果一只猛獸死在叢林里,其他生物會(huì)很快地分解動(dòng)物尸體,消除掉尸體的所有痕跡,由于這些原因,化石記錄的斷裂難以避免。
當(dāng)然,現(xiàn)在一些新的過渡型化石不斷被發(fā)現(xiàn),這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)了進(jìn)化理論。拿馬來說,今天的馬為奇蹄目動(dòng)物,只有一趾,但它們的祖先一只腳上有多個(gè)趾頭,這些新化石的發(fā)現(xiàn)闡釋了在長(zhǎng)期的演化過程中馬其余的趾是如何退化,最后只剩中趾,并進(jìn)化為蹄的。
自然選擇驅(qū)動(dòng)所有的進(jìn)化
適者生存是進(jìn)化發(fā)生的唯一途徑嗎?
隨機(jī)的基因變異可以使得一些個(gè)體變得稍微不同于其他個(gè)體,造成遺傳變異。那些有著更多能適應(yīng)環(huán)境的遺傳特質(zhì)的動(dòng)物生存和繁殖的成功率更大,它們會(huì)將優(yōu)勢(shì)基因傳遞給下一代,反之,那些沒法適應(yīng)環(huán)境的物種將會(huì)被淘汰,這個(gè)過程,叫做自然選擇,是達(dá)爾文的著名論點(diǎn),但它不是物種進(jìn)化的唯一方式。
在進(jìn)化論中,還有另外一種重要的機(jī)制叫做遺傳漂變,在這種情況下,當(dāng)一個(gè)族群中的生物個(gè)體的數(shù)量較少時(shí),下一代的個(gè)體容易因?yàn)橛械膫€(gè)體沒有產(chǎn)生后代,或是有的等位基因(在DNA相同的位置上,控制相對(duì)性狀的一對(duì)基因)沒有傳給后代,使得這個(gè)等位基因在之后的族群中徹底消失。這個(gè)物種基因變化過程不是由于突變、自然選擇等因素引起的,而是在遺傳過程中把基因弄丟了。endprint
科學(xué)之謎2017年2期