曾經有一個問題一直困擾著我,進化對於人類來說是不是已經停止了?在剛剛接觸到進化論時,一度相信關於進化在人類身上停止的理論,該理論相信在約一萬年前開始,人類這個物種的進化就停止了,無論是在產生思想的大腦還是軀體特徵,人類都保持著與一萬年前相同的解剖學構造。如果說現代人類還在進化中,為何還能與萬年前的人類保持一致呢?是不是進化已經停止發生在人類身上?進化對於人類來說是不是有著特殊的意義?
人類持續進化的實例
乳糖耐受乳糖耐受,是指乳糖由人體生成的乳糖酶分解,被人體消化吸收的狀態,也就是人類可以食用奶製品,反之則不能。它可以看作是人類的一項能力,此項能力在人類剛出生時都是具備的,乳糖耐受基因的開關是打開的,但是到童年或者青少年時,乳糖耐受基因的開關就會關閉,也就出現乳糖不耐受情況。
成人的乳糖耐受基因開關保持打開,源自於萬年前的一種基因變異,在當時它不能給人類帶來適應性的提升,得不到廣泛傳播。但是在人類馴化牛並廣泛飲用牛奶後,此種基因變異大大地提升了人類的適應性,因為奶中含大量人體易於吸收的胺基酸、鈣等物質,提高人體素質,改善人類的健康狀態,從而成人的乳糖耐受基因開始傳播。但是此種基因擴散發生在畜牧區,種植區的居民依然保持原始的狀態。據統計,中國的乳糖不受人群數量達到全國人口的90%。
當進入近現代社會之後,奶產品迅速推廣到農業種植區,可當地居民多數是乳糖不耐受的。隨著奶產品的大規模推廣,農業種植區的居民的乳糖耐受基因正在緩慢發生改變,由此前的會在童年或青少年就關閉,到一直保持打開的狀態。這是因為奶產品的食用能夠提升當地居民對於環境適應性,此種基因的變異必定會被選擇,並且進一步擴張下去。(乳糖不耐受依然可以食用奶製品,僅是不可過量。)
鐮刀型細胞貧血症與瘧疾瘧疾,大家都是知道是一種傳染性極強的疾病,主要通過蚊子叮咬傳播,並且是一種難以治癒的疾病之一。瘧疾的高發區主要是在熱帶地區,如非洲、中南美洲以及東南亞都是瘧疾的高發地區。科學家利用基因序列信息計算出瘧疾初發起源時間大約是在6500年前,到今天已經有近7000年的歷史,人類依然拿它沒有特別好的辦法,即便是有了青蒿素。但是,自然選擇卻有對付它的辦法,雖然不是什麼好辦法---那就是鐮刀型細胞貧血症。
鐮刀型細胞貧血,是一種遺傳性疾病,屬於常染色體隱性遺傳疾病。它指的是一種特殊的貧血症狀,患此種疾病的患者的紅細胞不是正常的圓餅狀,而是呈現彎曲的鐮刀狀,因此人們稱它為鐮刀型細胞貧血症。科學家在對它進行研究時發現一個奇怪的現象,在瘧疾高發地區,患有鐮刀型細胞貧血症的患者幾乎不會感染瘧疾,即便被傳染瘧原蟲。這是因為紅細胞變成鐮刀形後會變得僵硬且變形性差,且易破而溶血,導致堵塞血管,引起缺氧,但是寄生在紅細胞的瘧疾原蟲形成分生孢子是需要大量氧氣的,氧氣的缺乏不但阻止瘧原蟲的分生還會導致其死亡。
在瘧疾流行地區,鐮刀型紅細胞基因在非洲以及中南美洲得到傳播,因為它具備抵抗瘧疾的能力。雖然鐮刀型細胞貧血症也是一種疾病,但對於瘧疾來說,它是可以治癒的,就是不知道治癒後是否能夠抵抗瘧疾。也在未來,一些人類無法治癒的疾病,在自然選擇的進化下會演化出抵抗的基因,但是需要極長的時間來發生進化。
毛髮和眼色人類的近親無疑都是是毛髮叢生的,即便有稀疏的,也沒有稀疏到人類此種地步,人類是異常稀疏的。按照種種解釋來看,有兩種是比較可信的,一是人類穿衣服,體毛過多會引發各種疾病,因此脫毛的基因被選擇,在人類中傳播開來;二是性選擇,原始人類祖先偏愛於體毛較少的異性,因此體毛少的基因得到性選擇的青睞,得以廣泛傳播。這個過程依然在持續當中,尤其現代人類更加偏愛於體毛少的,在未來,人類可能除了少數幾處必要的毛髮之外,其餘地方的體毛會很少,甚至是全部脫光。
人類與近親黑猩猩
而眼珠顏色更是一種受到性選擇影響的遺傳特徵。在羅馬統治大不列島的時期,當時的統治者記載了在大不列顛島發現黑色眼珠的人類,但是在今天在大不列顛島機會不能見到黑色眼珠的本土人類。這是因為人類對於其他眼珠顏色的偏愛,使得黑色眼珠的基因走向了滅亡。而今,人類各大洲,各民族之間的通婚會使得這些多樣性特徵逐漸減少,逐漸形成一樣的人類。
進化是如何產生的?
達爾文說的物種進化可以用「物競天擇,適者生存」這8個字來簡單表述,是指在自然環境中,生物為了生存繁衍,竭盡全力地調整自身以適應變化的環境,從而取得種群內部和族群之間的競爭勝利,順利地將生存繁衍繼續下去。
由於當時沒有媲美近現代的科學技術手段,所以達爾文並不知道,其實引發物種進化的根本原因在於基因的變異,如基因自我複製的錯誤、輻射等原因引起的基因變異。如果上一代遺傳給新一代的基因是一模一樣的,那麼新一代在適應自然環境的能力或特徵行為上就不會有任何改變(當然要把外在的導致基因突變的因素剔除,如輻射,自然界中此類因素很少見)。但是在基因複製的過程中,會因為各種原因出現複製錯誤,例如在某個點位上的核苷酸原本是由A(腺嘌呤核苷酸)和T(胸腺嘧啶核苷酸)相連接,但由於錯誤形成了A(腺嘌呤核苷酸)和C(胞嘧啶核苷酸)的連接,這就使得新一代的基因與上一代基因的不同,使得新一代生命體在能力或特徵行為上出現微小的改變(可能也僅是在基因上發生改變,在適應性根本沒發生任何變化),最終體現在環境適應性上做出些許調整,偏高或是偏低。如此經過多代的繁衍,基因複製錯誤累計越多,能力或特徵的改變越來越明顯,最後在適應性上發生明顯的改變,導致進化的出現。
可能在我們看來,只有那些適應自然環境的改變才是進化,那些背離自然環境的改變則不能稱之為進化。事實上,這是錯誤的,進化是一個中性狀態,它表示的物種形成新的改變,不在乎是適應還是背離自然環境。產生此種錯誤的看法的原因在於我們僅能見到的進化幾乎都是適應自然環境的,因為那些背離自然環境的改變的物種都被自然抹殺在歷史長河中。
進化持續發生的根本原因
前文我們已經知道,進化發生的主要的原因在基因複製過程中會出現錯誤,使得上一代的基因在複製過程中會有一定機率發生錯誤,產生一個有微小差異的新基因,經過多代基因複製積累錯誤之後引發的明顯的適應性改變。那麼為何基因複製能持續存在呢?
從化學的角度來看,基因的複製過程是一個自催化反應。我們都是聽說過催化反應,絕大多數是化學反應都是催化反應,需要添加催化劑才能反應,否則我們身處的世界就不是一個穩定的世界,如氫氣和氧氣要發生反應生成水,需要火作為催化劑。而自催化反應則是不需要催化劑的存在,產物本身就是催化劑,它能催化自身的生成,只要原材料充足的情況的下,在理論上來說,複製是可以無限制的進行下去。絕大多數的生物能夠在體內合成核苷酸來生成基因,只要食物還能存在,基因的複製就能繼續下去,哪怕人類已經消失。
同時進化是一個漫長的過程,一個明顯的適應性改變可能需要幾十代,甚至是上百代來實現,尤其是當自然環境保持著相對穩定的情況下,就可能需要更長時間來實現。這就是恐龍能夠雄霸地球長達一億多年,人類在萬年內保持不變的原因。
進化對人類還有意義?
這個問題答案是絕對的肯定,進化對於現代人類來說是非常有意義的。
在進入現代社會後,無論是農業生產,還是工業生產,都是實現了產品極大的豐富,對於過去的歲月來說,當然現代還有數十億人吃不上飯的。豐富的生產帶來了一個嚴重的後果,現代人類的消化系統跟不上食品豐富的程度。
現代人類依然保留著數萬年以前留下的進化特性,如人類對於糖、鹽等食物的吸收和消化。在數萬年以前,人類很難獲得糖或者鹽這類稀缺的調味料,所以人體進化一種特性---當遇到此類物質時,會開啟最大的吸收模式,將其儲存在人體內,以待在沒有時再拿出來消耗。但當這些調味料在現代社會變得極易獲得,且產量巨大時,人類平均攝取的糖、鹽等物質是數萬年前的成十上百倍,以至於人體根本無法處理。使得它們在人類內嚴重過量,導致各種疾病的產生,諸如糖尿病、心血管病、高血壓等,同時也會引起癌症,這些疾病在原始人類當中是很少的。
現代社會的城市化,將人類困在鋼鐵叢林中,而人類的適應性是根據真「叢林」來進化的,所以人類在現代城市中出現各種不適應,直觀的反應就是城市自殺率的上升,如日本在1998年以來,14年連續每年都有3萬人死於自殺,絕大多數是生活於城市。相對於原始社會和農業社會,這幾乎是不可能的事情。
如果未來能夠對現代社會環境的適應展開進化,對於人類來說是非常重要的。前文討論的這些問題,也可以在飲食控制、思想情緒調整等方面進行管理得到改善,但是這並不能從根本上解決這個問題,只有在基因上改變才能解決這個問題。持續的進化將提升人類在身體構造以及思想上對社會環境的適應,規避種種因為基因出現的問問題。
如果未來人類能夠掌握基因編輯技術,同樣能解決問題,就目前的基因研究來看,這完全是可能的,但是否因為基因編輯引發新的問題就難以得知,畢竟基因的構建人類生命的根本,誰都不知道對基因進行編輯會引發什麼問題。由環境引導發生的基因變異對於人類說是更安全的,但是需要的時間,非常長的時間,可能是幾十代人的時間。在這些時間內,人類需要承受現代社會帶來各種不適應的問題。這是個兩難的問題。
結語
進化永遠是生命的主題。在進化持續不斷地發生中,提升生命對於環境的適應性,才能保證生命繼續地生存繁衍,即便對於自詡於「上帝」的人類也是如此。但是進化的實現需要時間的累積,除了某些特殊的外部原因之外,基因變異引起的改變都在微末中,只有經過多次的微末改變累積中實現進化。所以,敬請慢慢等待進化的到來。