近一個(gè)半世紀(jì)的交鋒,,科學(xué)界依然行進(jìn)在對(duì)進(jìn)化論的探索過程中。捍衛(wèi)進(jìn)化論最重要的是能拿出實(shí)際的科學(xué)研究來證明,。這也是一個(gè)半世紀(jì)以來,,科學(xué)家在做的事?!犊茖W(xué)》雜志在評(píng)選2005年最重要的科學(xué)進(jìn)展時(shí),,進(jìn)化論被列為榜首。
《科學(xué)》雜志在揭曉評(píng)選結(jié)果時(shí)明確表示,,2005年,,科學(xué)界發(fā)現(xiàn)了許多能夠證明進(jìn)化論的新成果:透過對(duì)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(jìn)化仍在進(jìn)行著。學(xué)者對(duì)微觀世界中進(jìn)化的研究成了捍衛(wèi)進(jìn)化論最好的武器,。這場(chǎng)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(jìn)化論取得了越來越多的實(shí)證,。
「生物進(jìn)階」
35億年前:原核細(xì)胞出現(xiàn),。
23億年前:藍(lán)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(dòng)物出現(xiàn),。
寒武紀(jì)(5.9億-5.05億年前):所有的動(dòng)物門形成,以三葉蟲(①)等海生無脊椎動(dòng)物為主,。
志留紀(jì)(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(dòng)物(千足蟲、蝎子)。
泥盆紀(jì)(4.1億-3.6億年前):魚類大量出現(xiàn),,被稱為“魚的世紀(jì)”,。引鱷螈(②)等原始兩棲動(dòng)物出現(xiàn)。昆蟲,、蕨類,、原始裸子植物開始出現(xiàn)。
石炭紀(jì)(3.6億-2.86億年前):爬行類出現(xiàn),。
侏羅紀(jì)(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(jì)(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(jì)始新世(5800萬-3700萬年前):現(xiàn)代哺乳類動(dòng)物與現(xiàn)代被子植物繁盛。
第三紀(jì)漸新世(3700萬-2400萬年前):類人猿出現(xiàn),,鳥類繁盛,。
第四紀(jì)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(jì)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(hù)1 古生物學(xué)讓化石說話
“古生物學(xué)是論證進(jìn)化論的一扇窗口”,,中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物和古人類研究所周忠和研究員一提到進(jìn)化論便做如是表示。
達(dá)爾文的進(jìn)化論為我們勾勒出一幅宏觀進(jìn)化的藍(lán)圖:生物進(jìn)化由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,,由水生到陸生,。只是在進(jìn)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(shí),。周忠和表示,,隨著古生物化石的不斷發(fā)現(xiàn),進(jìn)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(dá)爾文發(fā)表《物種起源》晚了幾年,,自然便成為當(dāng)時(shí)支持進(jìn)化論的最重要證據(jù)之一,,始祖鳥成了鳥類和爬行動(dòng)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,。科學(xué)家通過對(duì)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(xì)節(jié)上更加證實(shí)了現(xiàn)代鳥與爬行動(dòng)物之間的進(jìn)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(gè)環(huán)節(jié),,而對(duì)于白堊紀(jì)鳥類的研究也逐漸使鳥類進(jìn)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(bǔ)了這一早期鳥類演化歷史上的空白。
“那些認(rèn)為達(dá)爾文的進(jìn)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?yàn)槲覀儸F(xiàn)在還未有此類的化石發(fā)現(xiàn)。但進(jìn)化論作為一個(gè)生物演化的指導(dǎo)性原則是沒有錯(cuò)的,,”周忠和希望隨著以后的化石發(fā)現(xiàn),,能為生物進(jìn)化鏈補(bǔ)上更多的環(huán)。
辯護(hù)2 自然選擇烙在人類基因上
物種進(jìn)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(jī)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(bào)道了對(duì)兩個(gè)基因ASPM和microcephalin的研究,這兩個(gè)基因直接與人的大腦進(jìn)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(cè)定了90個(gè)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(duì),,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(shí)期恰好是象形文字在歐洲大量涌現(xiàn)的時(shí)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(gè)新基因,,能在全球范圍內(nèi)廣泛分布,,表明它可以為認(rèn)知提供一定優(yōu)勢(shì),因而得到了很強(qiáng)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(zhǎng)于軍表示,這些與進(jìn)化相關(guān)的基因發(fā)現(xiàn)太多了,,“進(jìn)化論提出的年代,,基因,、遺傳研究還未興起。現(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(shí)也強(qiáng)調(diào),,這些基因的發(fā)現(xiàn)只能證明進(jìn)化論在宏觀方面是正確的。
“通過對(duì)基因的分析,,所謂的分子進(jìn)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(shì),,通過基因分析、研究便可得出,,當(dāng)然這之中也不可忽略了環(huán)境的因素,。
對(duì)此,周忠和也強(qiáng)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(dāng)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(jìn)化的中性學(xué)說是一個(gè)很重要的學(xué)說,,但常常被不準(zhǔn)確地加以理解,。事實(shí)上,把這一學(xué)說定性為對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化論的補(bǔ)充更加貼切,。”
周忠和擺出了以下幾個(gè)理由,。首先,需要強(qiáng)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(jìn)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(duì)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(jìn)化的主導(dǎo)因素,。
辯護(hù)3 “突變理論”協(xié)防進(jìn)化論軟肋
寒武紀(jì)時(shí)代生命大爆發(fā)是牽絆著生物學(xué)家的一個(gè)結(jié),。
北京自然博物館古生物專家王文利介紹,其實(shí)類似的爭(zhēng)議還有生命的大滅絕,。我們熟知的6500萬年前的“白堊紀(jì)大滅絕”就屬于這種情況,,“為了合理解釋進(jìn)化進(jìn)程中的此類現(xiàn)象,2O世紀(jì)5O年代,,德國(guó)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(rèn)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(jìn)化事件的主導(dǎo)因素,。“現(xiàn)在我們通常會(huì)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(jìn)化事件,但是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)還是古生物學(xué)家研究的一個(gè)心結(jié),。學(xué)者通常認(rèn)為突發(fā)的背后肯定是有原因的,,而這些與達(dá)爾文的進(jìn)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(dòng)物的生存,。
周忠和表示,一些科研人員已借助發(fā)現(xiàn)的實(shí)物得出結(jié)論,,寒武紀(jì)之前,,地球上就已存在多細(xì)胞動(dòng)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(shí)延續(xù)的時(shí)間并不短,有幾百萬年的時(shí)間,。“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)并不是突然出現(xiàn)的,,在寒武紀(jì)之前已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間的積累。另外,,化石紀(jì)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(dá)爾文的進(jìn)化論具體到一些物種的進(jìn)化的特殊情況,,就需要新的研究去補(bǔ)充它了,,”于軍表示,畢竟達(dá)爾文理論是在他的時(shí)代背景下提出來的,。“達(dá)爾文本人也是持這種觀點(diǎn)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(bào)記者李健亞
■新知補(bǔ)丁
分子進(jìn)化的中性學(xué)說認(rèn)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(duì)它們不起作用,這些突變?nèi)恳淮忠淮碾S機(jī)漂變而被保存或趨于消失,。
間斷平衡論上世紀(jì)70年代興起的,、反對(duì)達(dá)爾文“漸變論”的學(xué)說,認(rèn)為生物進(jìn)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(shí)期生物發(fā)生、發(fā)展,、分類,、分布、進(jìn)化等規(guī)律的科學(xué),,它的研究對(duì)象是化石,。
遼西熱河生物群保存了一個(gè)世界罕見的中生代化石寶庫(kù),包括20多個(gè)重要的生物門類,,對(duì)于研究古生物學(xué)和進(jìn)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(jìn)步的種類會(huì)出現(xiàn),。
本專題感謝以下學(xué)者:王文利(北京自然博物館標(biāo)本部主任,、教授)
周忠和(中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)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)