近一個半世紀的交鋒,,科學(xué)界依然行進在對進化論的探索過程中。捍衛(wèi)進化論最重要的是能拿出實際的科學(xué)研究來證明,。這也是一個半世紀以來,,科學(xué)家在做的事?!犊茖W(xué)》雜志在評選2005年最重要的科學(xué)進展時,,進化論被列為榜首,。
《科學(xué)》雜志在揭曉評選結(jié)果時明確表示,2005年,,科學(xué)界發(fā)現(xiàn)了許多能夠證明進化論的新成果:透過對流感病毒基因,、黑猩猩基因以及棘魚硬鱗的研究中,人們清楚地看到,,進化仍在進行著,。學(xué)者對微觀世界中進化的研究成了捍衛(wèi)進化論最好的武器。這場捍衛(wèi)之戰(zhàn)由來已久,,到現(xiàn)在,,隨著遺傳學(xué)、古生物學(xué),、生物種群學(xué)的發(fā)展,,進化論取得了越來越多的實證。
「生物進階」
35億年前:原核細胞出現(xiàn),。
23億年前:藍藻出現(xiàn),,有氧光合作用和有性繁殖至此起源。
7億年前:一種類似蠕蟲的小型軟體動物出現(xiàn),。
寒武紀(5.9億-5.05億年前):所有的動物門形成,,以三葉蟲(①)等海生無脊椎動物為主。
志留紀(4.4億-4.1億年前):晚期出現(xiàn)原始魚類,、陸地植物(裸蕨類)和陸地動物(千足蟲,、蝎子)。
泥盆紀(4.1億-3.6億年前):魚類大量出現(xiàn),,被稱為“魚的世紀”,。引鱷螈(②)等原始兩棲動物出現(xiàn)。昆蟲,、蕨類,、原始裸子植物開始出現(xiàn)。
石炭紀(3.6億-2.86億年前):爬行類出現(xiàn),。
侏羅紀(2.13億-1.44億年前):哺乳類和原始鳥類出現(xiàn),,霸王龍(③)等恐龍與裸子植物繁盛。
白堊紀(1.44億-6500萬年前):現(xiàn)代鳥類與現(xiàn)代魚類出現(xiàn),。晚期被子植物出現(xiàn)并繁盛,。
第三紀始新世(5800萬-3700萬年前):現(xiàn)代哺乳類動物與現(xiàn)代被子植物繁盛。
第三紀漸新世(3700萬-2400萬年前):類人猿出現(xiàn),,鳥類繁盛,。
第四紀更新世(180萬-4.5萬年前):人屬起源,直立人(④)出現(xiàn),工具普遍使用。
第四紀全新世(4.5萬年前至今):語言出現(xiàn),,現(xiàn)代人類分布世界各地,。
辯護1 古生物學(xué)讓化石說話
“古生物學(xué)是論證進化論的一扇窗口”,中國科學(xué)院古脊椎動物和古人類研究所周忠和研究員一提到進化論便做如是表示,。
達爾文的進化論為我們勾勒出一幅宏觀進化的藍圖:生物進化由簡單到復(fù)雜,由水生到陸生。只是在進化歷程中,,許多缺失的環(huán)節(jié)都需要新的發(fā)現(xiàn)去證實。周忠和表示,,隨著古生物化石的不斷發(fā)現(xiàn),,進化論得到了更多的鐵證。
1861年,,始祖鳥化石第一次被發(fā)現(xiàn),,這只比達爾文發(fā)表《物種起源》晚了幾年,自然便成為當時支持進化論的最重要證據(jù)之一,,始祖鳥成了鳥類和爬行動物之間過渡物種的典范,。
周忠和指出,關(guān)于始祖鳥的研究一直都未間斷,。2005年12月2日,,《科學(xué)》雜志還發(fā)表了關(guān)于始祖鳥的最新研究??茖W(xué)家通過對保存最好的始祖鳥化石的研究發(fā)現(xiàn),,它有類似獸足目恐龍的爪子,在此細節(jié)上更加證實了現(xiàn)代鳥與爬行動物之間的進化關(guān)系,。
物種的演化由于早成為一種歷史的過去,,因此便有很多環(huán)節(jié)需要通過研究去發(fā)現(xiàn)。
始祖鳥是一個環(huán)節(jié),,而對于白堊紀鳥類的研究也逐漸使鳥類進化鏈變得圓滿,。周忠和指出,遼西熱河生物群一系列化石的發(fā)現(xiàn),,就填補了這一早期鳥類演化歷史上的空白,。
“那些認為達爾文的進化論鏈條上缺失了許多環(huán)節(jié)的看法,就目前的情況來看,,是因為我們現(xiàn)在還未有此類的化石發(fā)現(xiàn),。但進化論作為一個生物演化的指導(dǎo)性原則是沒有錯的,”周忠和希望隨著以后的化石發(fā)現(xiàn),,能為生物進化鏈補上更多的環(huán),。
辯護2 自然選擇烙在人類基因上
物種進化遵循自然選擇的規(guī)律。那么在人類身上,,這種自然選擇的機制究竟是如何起作用的呢,?科學(xué)家一直在尋找自然選擇在人類基因組中留下的印記,,從而了解塑造人類的最終力量。
2005年《科學(xué)》雜志報道了對兩個基因ASPM和microcephalin的研究,,這兩個基因直接與人的大腦進化有關(guān),。芝加哥大學(xué)的人類遺傳學(xué)家布魯斯·蘭恩領(lǐng)導(dǎo)的小組,測定了90個代表全球不同種族的人的DNA序列,。通過基因序列分析和比對,,研究人員發(fā)現(xiàn)被自然選擇看好的microcephalin基因,出現(xiàn)在大約3.7萬年前,,這一時期恰好是象形文字在歐洲大量涌現(xiàn)的時期,,而ASPM則更近,出現(xiàn)在大約5800年前,。
研究人員指出ASPM算得上是個新基因,,能在全球范圍內(nèi)廣泛分布,表明它可以為認知提供一定優(yōu)勢,,因而得到了很強的選擇,。而microcephalin基因很有可能是與象形文字相關(guān)聯(lián)的。
北京基因組研究所副所長于軍表示,,這些與進化相關(guān)的基因發(fā)現(xiàn)太多了,,“進化論提出的年代,基因,、遺傳研究還未興起?,F(xiàn)在,在科學(xué)界的研究視野中,,有利于生存發(fā)展的基因正在不斷地被發(fā)現(xiàn),。”
不過,于軍同時也強調(diào),,這些基因的發(fā)現(xiàn)只能證明進化論在宏觀方面是正確的,。
“通過對基因的分析,所謂的分子進化中性學(xué)說的漏洞卻是顯而易見的,,”于軍指出,,基因在人類、生物發(fā)展過程中占有了哪些優(yōu)勢,,通過基因分析,、研究便可得出,當然這之中也不可忽略了環(huán)境的因素,。
對此,,周忠和也強調(diào)了遺傳等生物內(nèi)在規(guī)律的作用,“地球生命的演化當然也受到生物內(nèi)在規(guī)律(如遺傳,、變異,、發(fā)育等)的限制,,但不存在預(yù)先的、必然的或者有目的的演化路線,。分子進化的中性學(xué)說是一個很重要的學(xué)說,,但常常被不準確地加以理解。事實上,,把這一學(xué)說定性為對達爾文進化論的補充更加貼切。”
周忠和擺出了以下幾個理由,。首先,,需要強調(diào)的是這一學(xué)說討論的現(xiàn)象是建立在“分子水平上”,而不是在所有的層次上的,。所以,,木村資生也從來沒有否定自然選擇在決定適應(yīng)進化過程中的作用。再次,,即便是在分子的層次上,,大多數(shù)突變是中性的,自然選擇對它們不起作用,;但恰恰是少數(shù)的那些非中性的變異,,經(jīng)過自然選擇的作用,成為影響生物進化的主導(dǎo)因素,。
辯護3 “突變理論”協(xié)防進化論軟肋
寒武紀時代生命大爆發(fā)是牽絆著生物學(xué)家的一個結(jié),。
北京自然博物館古生物專家王文利介紹,其實類似的爭議還有生命的大滅絕,。我們熟知的6500萬年前的“白堊紀大滅絕”就屬于這種情況,,“為了合理解釋進化進程中的此類現(xiàn)象,2O世紀5O年代,,德國學(xué)者興德沃夫率先提出了‘新災(zāi)變論’”,。
王文利解釋,“新災(zāi)變論”認為,,在宇宙和生命的演化史中,,出現(xiàn)過一系列的突變和災(zāi)變事件,這是宇宙演化,、生命演化過程中的基本現(xiàn)象,,是構(gòu)成生命進化事件的主導(dǎo)因素。“現(xiàn)在我們通常會提到,,類似超新星爆發(fā),、小行星或彗星撞擊地球等外因、災(zāi)禍構(gòu)成了生命史的重大部分,。”
盡管新災(zāi)變論解釋了地球突發(fā)進化事件,,但是寒武紀生命大爆發(fā)還是古生物學(xué)家研究的一個心結(jié),。學(xué)者通常認為突發(fā)的背后肯定是有原因的,而這些與達爾文的進化論并不相悖:或許是大氣中積累了足夠的有利于呼吸作用的氧,,從而有利于物種的生存,;或者也有可能是全球的環(huán)境變化有利于后生動物的生存。
周忠和表示,,一些科研人員已借助發(fā)現(xiàn)的實物得出結(jié)論,,寒武紀之前,地球上就已存在多細胞動物,。所以所謂的大爆發(fā)也不是全然沒有前提的,。更何況,所謂的大爆發(fā)其實延續(xù)的時間并不短,,有幾百萬年的時間,。“寒武紀生命大爆發(fā)并不是突然出現(xiàn)的,在寒武紀之前已經(jīng)有很長時間的積累,。另外,,化石紀錄通常是很不完整的,證明某種化石存在很容易,,但要證明它不存在就很難了,。”
“達爾文的進化論具體到一些物種的進化的特殊情況,就需要新的研究去補充它了,,”于軍表示,,畢竟達爾文理論是在他的時代背景下提出來的。“達爾文本人也是持這種觀點的,,一些意外,、例外事件也是在宇宙演化的情理之中。”
專題采寫:本報記者李健亞
■新知補丁
分子進化的中性學(xué)說認為分子水平上的大多數(shù)突變是中性或近中性的,,自然選擇對它們不起作用,,這些突變?nèi)恳淮忠淮碾S機漂變而被保存或趨于消失。
間斷平衡論上世紀70年代興起的,、反對達爾文“漸變論”的學(xué)說,,認為生物進化不是漸變的,而是漸變與驟變交替出現(xiàn)的過程,。
古生物學(xué)是研究地史時期生物發(fā)生,、發(fā)展、分類,、分布,、進化等規(guī)律的科學(xué),它的研究對象是化石。
遼西熱河生物群保存了一個世界罕見的中生代化石寶庫,,包括20多個重要的生物門類,,對于研究古生物學(xué)和進化生物學(xué)中的許多問題有重要意義。
新災(zāi)變論周期性的大災(zāi)變導(dǎo)致地球上的生物集體滅絕周期性地發(fā)生,,每次集體絕滅后,,經(jīng)過短暫的蕭條期,一批新的,、更進步的種類會出現(xiàn),。
本專題感謝以下學(xué)者:王文利(北京自然博物館標本部主任、教授)
周忠和(中國科學(xué)院古脊椎動物和古人類研究所研究員)
于軍(中科院北京基因組研究所教授)