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提起進化論,人們最先想到的通常是達爾文,因為在1859年11月,他創作的關於生物進化的劃時代的巨著《物種起源》出版,使達爾文成為進化理論的主要創立者。
《物種起源》出版一個半世紀以來,進化生物學有了巨大的發展。但《物種起源》出版引起的爭論,至今也沒有完全平息下來。儘管如此,達爾文已經被人們奉為人類最偉大的科學家之一而載入史冊。在進化生物學範圍內,至今很少有人能和達爾文的貢獻相比,沒有哪一個研究者給該學科的發展如此大的推動。雖然有人一次又一次地宣稱已經把達爾文駁倒,但是達爾文的許多觀點和他所掌握的證據至今仍富有生命力。
現如今,為什麼還會有一些人攻擊、謾罵、譏諷,甚至詆毀進化論和它的主要創立者達爾文呢?原因就在於這些人對進化論的認識存在極大的誤區,這種偏執往往是由文化水平低下而無法理解,或是單純的宗教信仰造成的。那麼人們對進化論的認識誤區有哪些呢?筆者將從以下幾個主要方面給大家介紹。
1. 「適者生存」而非「強者生存」
人們第一次接觸進化論時,印象最深刻的往往是「適者生存」、「優勝劣汰」之類的詞,於是一些人並把它曲解成了「強者生存」,甚至僅僅停留在字面意思上,並在完全不了解其中含義的情況下就開始極力抨擊進化論。他們的理由千篇一律,想表達的意思大概是:「一些弱小的食草動物在強大的肉食者長期的捕食下依然沒有滅絕」,於是便認為進化論是錯誤的。這完全歪曲了其中的原意,那應該怎樣理解才算是正確的呢?其實,「適者生存」的自然法則一般適用於種內關係,當然,也可以用於種間關係。
我們都知道,生物生存所需的空間、食物、配偶等資源總是有限的,因此,一個種群的數量不可能無限增長。當一個種群的數量增多時,種內鬥爭就會變得更加激烈,這時,只有處於競爭優勢的個體得以生存和繁衍,它們的基因才能傳承下去,而處於競爭劣勢的個體必然被淘汰,它們的基因也隨之被淘汰。這就是適者生存,一般用於種內關係。
而在兩個存在捕食關係的種群之間,還涉及共同進化。在捕食者中,不能捕獲獵物的個體必將被淘汰,而在被捕食者中,不能逃避捕食者抓捕的個體也將被淘汰,在這樣的種間關係中,捕食者和被捕食者都保留了生存能力強的個體。捕食關係看似是「敵對」關係,但對彼此的進化卻起到了促進作用,最終達到平衡,相互制約,又相互依存,使捕食者與被捕食者的數量都保持在一定的範圍內。當然,自然界的關係比這些複雜得多,筆者所闡述的只是最粗淺的部分。
還有一些人反駁進化論的理由是,在「優勝劣汰」的殘酷自然法則下,物種應該減少,而不可能增加。其實,在研究物種形成的過程中,很少會去考慮種間關係,因為在一般情況下二者的關聯不大。下期內容「優勝劣汰的自然法則下,物種為什麼反而曾多?——物種的形成方式」將會詳細給大家介紹,由於內容較多,本文就不再贅述。(想要了解的朋友歡迎點擊關注)
長期以來,人們認為自然選擇的機制是「最適者生存」,當然,也有人持有不同觀點。「自然選擇的機制並非最適者生存,而應該是最劣者淘汰」。我贊同大學時授我們動物學的嚴老師的看法,因為在大多數情況下我們看到的的確如此。比如最弱小的雛鳥一般難以生存下去,很有可能因處於競爭劣勢而被餓死,甚至被親鳥遺棄或直接被更強壯的雛鳥啄死;容易染病或有缺陷的雄性動物將失去和雌性交配的權力,從而不能留下後代。但在少數情況下,確實也有最適者生存的案例,比如在極端的自然條件下,一些植物和少數動物會以休眠的方式熬過去。
2. 「寒武紀生命大爆發」是補充或修正了進化論而非否定或挑戰了進化論
寒武紀在地質年代劃分上是古生代的第一個紀。剛剛進入寒武紀,在長約500萬年的時間裡,幾乎是突然地出現了許多門類的無脊椎動物和原始的脊索動物。這一次動物類型的爆發式適應輻射(趨異進化的結果使親緣相同或相近的一類動物適應多種不同的環境而分化成多個在形態、生理和行為上各不相同的種,形成一個同源的輻射狀的進化系統,即是適應輻射),稱為寒武紀生命大爆發(簡稱寒武爆發 ),在動物進化史上沒有哪個時期能與之相比。在寒武紀初期,各大類群的藻類的進化趨勢也基本上形成。
寒武紀的生物形態奇特,和現在地球上所能看到的生物極不相同。比較著名的化石群有位於澳大利亞南部晚前寒武紀的埃迪卡拉動物群,我國雲南中寒武紀的澄江動物群,以及加拿大中寒武紀的布爾吉斯頁巖動物群。很多中國人都未必知道澄江動物化石群,但它在國際上的知名度卻很高。它的發現,填補了埃迪卡拉、布爾吉斯這兩個動物群之間演化的一個重要環節。
已發現的化石證據告訴我們,幾乎所有的現生動物門類和已滅絕的生物,都「同時」、「突然」地出現在寒武紀地層中,而在寒武紀之前更為古老的地層中長期以來卻找不到其明顯的祖先化石。這似乎表明,在寒武紀初期,動物在很短(地質意義上的很短,其實也有數百萬年甚至上千萬年之久)時間內,種類突然豐富起來,呈爆炸式增加。這意味著生物進化除了緩慢漸變外,還可能以跳躍的方式進行。
達爾文在《物種起源》中提到了這一事實,並大感迷惑。他認為這將成為一些人用來反對進化論的有力證據。但他同時也解釋到,寒武紀的動物一定是來自前寒武紀的祖先類群,是經過很長時間的進化產生的;寒武紀動物化石出現的「突然性」和前寒武紀動物化石的缺乏,是地質記錄的不完全或是老地層淹沒在海洋中的緣故。
現如今的一些人仍然是因為抓住了這一點,便開始極力抨擊進化論。然而,他們並不了解進化理論的發展進程,以此來反駁達爾文時期的進化論確實有效,但進化理論經過一個半世紀多的發展和完善,已形成了現代進化理論。在現代進化理論中,寒武紀生命大爆發不再是進化論的對立面,反而成為進化論的有力證據之一。
澄江動物群成了快速演化的證據。它向人們展示各種各樣的動物在寒武紀大爆發時立即出現,現在生活在地球上各個動物門類幾乎都已存在,而且都處於一個非常原始等級,只是在後來的演化中,各個不同類群才演化成一個固定模式。如現在所有昆蟲的頭部體節數量都是一樣的,而原始節肢動物類群頭部體節的數量變化則相當大(從1節到7節)。從形態學觀點來講,早寒武紀動物的演化要比現在快得多。新的構造模式或許能在一夜間產生,門與綱一級的分類單元特徵所產生的速度或許就如我們認為種所產生的速度一樣快。
達爾文指出,較高級分類範疇是生物種級水平演化變化慢慢堆積的結果,依次達到屬、科、目、綱、門級水平。這並不意味著達爾文是不正確的,因為受當時科學條件束縛,但其理論是不全面的。自然選擇很大程度上是一個穩定選擇,這一種選擇有可能阻礙著演化。另外,正如現生的昆蟲與植物中所遇到的情況,新種或許通過單個或少數幾個突變就可以形成,實際上雜交種卻難於產生。
在寒武紀,新門(比如腕足動物門)不同器官在成長速度裡,通過簡單轉換就可以產生,以致於成年個體能夠保存祖先幼蟲濾食生活方式。這一個過程在幾百年或幾千年內就可以形成(產生)新門。澄江生物群給科學家提供的生物高級分類單元快速演化(突變)的證據是我們在以往的教科書中讀不到的。
多年的科學研究表明,地球生命從出現至今已有38億年,但在5.4億年前的寒武紀之前,生命只是以藻類和菌類的形式存在於海洋中。
進入寒武紀之後,大量後生動物(多細胞動物)突然出現在海洋中,從單細胞藻類、菌類到多細胞後生動物的演化過程特別快,只用了一千多萬年,澄江動物群記錄了這段特殊時期生物群的全貌。科學家把生命快速進化的例子叫做生命大爆發。曾經有專家認為,澄江動物群的發現挑戰了進化論。
在19世紀,由於受到研究條件的限制,達爾文認為進化應該是緩慢進行的(漸變論)。如今,大量的科學證據表明,生物進化應該是一個快速的過程,澄江動物群就是典型代表。不過,科學家對澄江動物群的研究成果只是對達爾文的漸變論做了修正,並非挑戰,因為一千萬年並不是很短的時間。
3. 生物進化是被動的而非主動的(是無意識的而非有意識的)
一些人看到動物存在「趨利避害」的本能時,便說生物進化是「主動的」、「有意識的」。而事實上,他們看到的只是動物的行為,屬於進化的結果,並非進化的原因。對於所有生物來說,是否能夠生存和繁衍,在很大程度上取決於環境條件。自然選擇決定了生物的進化方向。
一個被廣泛研究的自然選擇實例是椒花蛾的工業黑化。椒花蛾有兩種體色,一種是淺色的,有黑色素的斑點,另一種完全是黑色的。椒花蛾夜裡吃食,白天常常棲息在樹幹或者石頭上。在19世紀英國工業革命之前,淺色的地衣覆蓋在樹幹和巖石上。相對於這種淺色背景,淺色的蛾子的體色是保護色,黑色的蛾子卻很顯眼,容易被鳥類捕獲。這時,黑色蛾子在英國比較罕見。許多黑色蛾子在能夠生殖並將黑色基因傳遞給下一代之前,就可能成了鳥類的食物。黑色蛾子的存活率遠低於淺色蛾子。
19世紀以後,工業汙染殺死了大部分地衣,樹幹上的地衣消失,暴露出深色的樹皮。在沒有地衣的樹幹上,黑色蛾子的體色反過來成為保護色,淺色的蛾子在黑色的背景下凸顯出來。在這裡,淺色蛾子的存活率低於黑色蛾子,黑色蛾子多了起來。1848年人們才採集到第一個黑色蛾子的標本。到了1859年,曼徹斯特地區的椒花蛾群體85%的個體已經是黑色的了。到了1900年,在波士頓靠近工業中心的種群幾乎全是由黑色蛾子組成的。這個例子說明,具有某些性狀的生物個體能否生存,取決於環境。
突變和基因重組為生物進化提供原材料,突變的有害和有利並不是絕對的,這往往取決於生物的生存環境。例如,有翅的昆蟲中有時會出現殘超和無翅的突變類型,這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經常颳大風的海島上,這類昆蟲卻因為不能飛行而避免被風吹到海裡淹死。
類似的例子比比皆是,比如雜草或害蟲在人類反覆使用同種除草劑或殺蟲劑之後,會產生抗藥性。有些人認為這是農藥使它們發生了變異,其實不然,在人類使用農藥之前抗藥性基因就已經通過突變產生了,使用農藥是一種人為的無意識的選擇,相當於自然選擇。在農藥的作用下,絕大多數植株或個體因不具有抗藥性而被殺死,極少數植株或個體因具有抗藥性而存活了下來,並在幾乎沒有競爭壓力的環境下成指數倍增長,反覆使用同種農藥數年之後,少數具有抗藥性的植株或個體的後代遍地都是,而且都具有抗藥性。細菌產生抗藥性的原理和以上的例子完全相同。在人類使用化學藥物之前,少數具有抗性的生物個體的生存和繁殖能力與其它個體幾乎沒有區別,使用化學藥物之後,相當於環境條件發生了改變,人類無意間選擇了具有抗藥性的個體。由以上的例子同樣可以看出,生物的進化是被動的、無意識的,一個物種能否生存、繁衍和壯大,取決於環境條件。
如果有人依舊覺得生物進化是主動的和有意識的,那麼請你在這次重大疫情的籠罩下,用你的意識主動突變出一個能抵抗新型冠狀病毒的基因試試。在疫情初次襲來時,確實有少部分人對該病毒具有抗性,但這種抗性並不是因為病毒的作用產生的,而是先前就有的。
關於人們對進化論的認識誤區還有很多,本文就給大家介紹這麼多,在以後的文章中還會繼續介紹。
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