寒武紀開始于5.7億年前,,結(jié)束于5.1億年前,是地質(zhì)年代古生代的第一個紀,。
寒武紀之前的地層的動物化石較少,,而在寒武紀的地層中,發(fā)現(xiàn)了種類繁多的動
物化石,,有的古生物學家甚至認為動物各門的祖先在這個時期都已出現(xiàn),,稱為
“寒武紀物種大爆發(fā)”。最具代表性的寒武紀動物群是1909年在加拿大發(fā)現(xiàn)的布
爾吉斯頁巖動物群。1984年,,在云南澄江發(fā)現(xiàn)的寒武紀動物群,,可與布爾吉斯頁
巖動物群相媲美,日益引起國際學術(shù)界的重視,。
寒武紀物種大爆發(fā)歷來是神創(chuàng)論者反對進化論的一個理由,。自從澄江動物群
被發(fā)現(xiàn)并引起轟動后,經(jīng)過一些媒體夸大其詞的宣揚和某些傳教士的有意歪曲,,
“進化論解釋不了寒武紀物種大爆發(fā)”的論調(diào)在華人當中也頗為流行,。最近,由
中國科學院南京地質(zhì)古生物所陳均遠,、云南大學侯先光和西北大學舒德干主持的
“澄江動物群與寒武紀大爆發(fā)”項目獲得國家自然科學獎一等獎,,已被發(fā)現(xiàn)20年
的澄江動物群一時又成為新聞話題。這些報道大同小異,,其中新華社的報道是這
么說的:
“地球上的生命何時大量出現(xiàn),?‘寒武紀大爆發(fā)’究竟產(chǎn)生了什么?中國科
學院,、云南大學和西北大學的科學家陳均遠,、侯先光和舒德干歷時20年,,共同完
成了‘澄江動物群與寒武紀大爆發(fā)’科研項目,,通過對澄江動物群化石的發(fā)現(xiàn)和
研究,在世界上首次揭示了‘寒武紀大爆發(fā)’的整體輪廓,,證實幾乎所有的動物
祖先都曾站在同一起跑線上,。”
“澄江動物群因1984年7月1日在云南省澄江縣首次發(fā)現(xiàn)而得名,是寒武紀早
期(距今約5.3億年)的一個多門類動物化石群,,不僅動物類型多,,而且十分珍
稀地保存了生物的軟體構(gòu)造,首次栩栩如生地再現(xiàn)了遠古海洋生命的壯麗景觀和
現(xiàn)生動物的原始特征,。”
“三位科學家說,,‘澄江動物群的地質(zhì)年代正處于“寒武紀大爆發(fā)”時期,
它讓我們?nèi)鐚嵉乜吹?.3億年前動物群的真實面貌,,各種各樣的動物在“寒武紀
大爆發(fā)”時期迅速起源,,現(xiàn)在生活在地球上的各個動物門類幾乎都已出現(xiàn),而不
是經(jīng)過長時間的演化慢慢變來的,。’”
如果如這三位科學家所言,,各個動物門類“不是經(jīng)過長時間的演化慢慢變來
的”,那么它們又是怎么來的呢,?他們的言下之意是在較短的時間內(nèi)快速演化而
來的(“演化”和“進化”在生物學上為同義詞,,都是英文evolution的翻譯,
下面依據(jù)一般習慣用“進化”),但是語焉不詳,,記者又未做補充,,于是在一些
人聽來,竟然就是在否定動物是進化而來的,。一家著名網(wǎng)站在轉(zhuǎn)載這則報道時,,
用的標題赫然就是“澄江動物群證實幾乎所有動物并非演化而來”,去掉了“慢
慢”兩字,,非同小可,,等于是完全否定了進化論,于是由生物進化的速度快慢之
爭,,變成了生物進化的有無之爭了,。《科技日報》有關(guān)報道的題目干脆就叫“澄
江動物群揭寒武紀之謎 中國學者挑戰(zhàn)進化論”,!另外一種常見的說法則是“寒
武紀大爆發(fā)挑戰(zhàn)達爾文”,,不僅大眾媒體、基督教的宣傳品這么說,,而且某些專
家的文章也這么說,,例如陳均遠《寒武紀大爆發(fā)和多細胞動物構(gòu)型方案的起源》
一文中,有一小節(jié)的題目就叫做“挑戰(zhàn)達爾文”,,聲稱達爾文“關(guān)于生命演化的
各種解釋,,事實上都處于科學假說階段”。
達爾文進化論到現(xiàn)在是否還只是“科學假說”,?它是否面臨著生物學新發(fā)現(xiàn)
的挑戰(zhàn)呢,?我們得看看達爾文進化究竟說的是什么。達爾文提出的進化論主要包
括四個子學說:
一,,一般進化論:物種是可變的,,現(xiàn)有的物種是從別的物種變來的,一個物
種可以變成新的物種,。這一點,,早已被生物地理學、比較解剖學,、比較胚胎學,、
古生物學和分子生物學等學科的觀察、實驗所證實,,我們現(xiàn)在甚至可以在實驗室,、
野外直接觀察到新物種的產(chǎn)生。所以,,這是一個科學事實,,其可靠程度跟“地球
是圓的”,、“物質(zhì)由原子組成”一樣。在今天,,除了極其個別的由于宗教信仰偏
見而無視事實的人,,實際上已無生物學家否認生物進化的事實。
二,,共同祖先學說:所有的生物都來自共同的祖先,。分子生物學發(fā)現(xiàn)了所有
的生物都使用同一套遺傳密碼,生物化學揭示了所有生物在分子水平上有高度的
一致性,,最終證實了達爾文這一遠見卓識,。所以,這也是一個被普遍接受的科學
事實,。
三,,自選選擇學說:自然選擇是進化的主要機制。自然選擇的存在,,是已被
無數(shù)觀察和實驗所證實的,,所以,這也是一個科學事實,。但是,,現(xiàn)在學術(shù)界一般
認為,自然選擇的使用范圍并不象達爾文設想的那么廣泛,。自然選擇是適應性進
化(即生物體對環(huán)境的適應)的機制,,對于非適應性的進化,有基因漂移等其他
機制,。也就是說,,不能用自然選擇來解釋所有的進化現(xiàn)象,??紤]到適應性進化是
生物進化的核心現(xiàn)象,說自然選擇是進化的主要機制,,也是成立的,。
四,漸變論:生物進化的步調(diào)是漸變式的,,是一個在自然選擇作用下累積微
小的優(yōu)勢變異的逐漸改進的過程,,而不是躍變式的。這是達爾文進化論中較有爭
議的部分,。在達爾文在世時以及死后相當長一段時間,,大部分生物學家,特別是
古生物學家,,都相信生物進化是能夠出現(xiàn)躍變的,,認為新的形態(tài)和器官是源自大
的躍變,,而不是微小的變異在自然選擇的作用下緩慢而逐漸地累積下來的。包括
赫胥黎在內(nèi)的一些古生物學家由于強調(diào)生物化石的不連續(xù)性,,而持這種觀點,。在
遺傳學誕生之后的一段時間內(nèi),早期遺傳學家們由于強調(diào)遺傳性狀的不連續(xù)性,,
也普遍接受躍變論,。在20世紀40年代,“現(xiàn)代綜合”學說將遺傳學和自然選擇學
說成功地結(jié)合起來,,漸變論逐漸占了優(yōu)勢,。但是近二、三十年來,,古生物學和進
化發(fā)育生物學的研究表明,,生物進化過程很可能是漸變和躍變兩種模式都存在的,
躍變論又有抬頭的趨勢,。不過,,進化論所說的躍變,除了某些非常特殊的情形
(例如植物經(jīng)雜交出現(xiàn)新種),,并非是指在一代或數(shù)代之間發(fā)生的進化,,而可能
經(jīng)歷了數(shù)千年、數(shù)萬年乃至數(shù)百萬年,,只不過以地質(zhì)年代來衡量顯得很短暫而已,。
寒武紀大爆發(fā)挑戰(zhàn)的就是漸變論,但是并不能否證漸變論,。它即使成立,,也
不過表明進化有時候是能夠以躍變的方式進行的,并不能否認進化在其他時候是
以漸變的方式進行的,。寒武紀大爆發(fā)更不會挑戰(zhàn)進化論,。幾乎所有動物的“門”
都在寒武紀早期出現(xiàn),絕不意味著這些動物祖先不是進化而來的,,更不意味著它
們之后沒有發(fā)生進化,。神創(chuàng)論者在介紹寒武紀大爆發(fā)時,試圖給人這種印象:幾
乎所有的動物都是同時突然出現(xiàn)的,,以后只有滅絕而沒有進化,。其實完全不是這
么回事。第一,,在寒武紀之前,,動物已經(jīng)過了漫長的進化過程。自五十年代以來,,
古生物學家已在世界各地三十個地方發(fā)現(xiàn)了大量的寒武紀之前的多細胞生物乃至
動物,,數(shù)量最多,、最為聞名的在四個地方:澳大利亞的埃迪亞加拉山(Ediacara
Hill)(因此這段時期被稱為埃迪亞加拉紀(Ediacarian))、加拿大紐芬蘭的
錯誤點(Mistake Point),、俄羅斯的白海海岸和納米比亞,。此外還有中國甕安
動物群,據(jù)稱是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老的實體化石動物群,。這些寒武紀之前的多細胞
生物包括軟珊瑚,、海蜇、蠕蟲和其他稀奇古怪的生物,。對這些多細胞生物是否是
寒武紀動物的直接祖先,,以前有爭議,因為在1995年之前從這些多細胞生物到寒
武紀動物還存在一段地質(zhì)空白,,所以有專家主張這些早期多細胞生物全部滅絕,,
在寒武紀又再來一次從單細胞到多細胞的進化。在1995年,,在納米比亞火山灰層
中出現(xiàn)了大量的寒武紀之前的多細胞生物,,恰好補上了這段空白,所以,,現(xiàn)在已
很少有專家懷疑前寒武紀的多細胞生物和寒武紀的動物沒有相承關(guān)系,。第二,寒
武紀的動物并不是“同時”出現(xiàn)的,,而是持續(xù)了幾百萬年,,這在進化史上當然
是短時間,但對神創(chuàng)論來說,,卻是長得不可思議,。第三,“幾乎所有動物的門”
在寒武紀地層出現(xiàn)并不等于“幾乎所有動物的種”在那時候都已出現(xiàn),。事實上,,
寒武紀的動物一般地只是那個門的原始物種,以后幾乎全都滅絕了,,后來的物種
是進化來的,。比如,寒武紀只存在少數(shù)幾種原始的脊索動物,,而豐富多彩的脊椎
動物各類群,包括魚類,、兩棲類,、爬行類、哺乳類和鳥類,,都是在寒武紀之后從
原始脊索動物逐漸進化來的?,F(xiàn)代脊椎動物各物種更都有了幾億年的進化史,。
為什么幾乎所有動物的門會在較短的時間(數(shù)百萬年!)內(nèi)進化出來,,生物
學家們提出了不少的解釋,,目前被較為廣泛接受的是Hox基因調(diào)控理論。Hox基因
是一種“同源異形”基因,,是動物形態(tài)藍圖的設計師,,在發(fā)育過程中控制身體各
部分形成的位置。如果同源異形基因發(fā)生突變,,會使動物某一部位的器官變成其
他部位的器官,,叫做同源異形。比如,,讓某個同源異形基因發(fā)生突變,,能使果蠅
的身體到處長眼睛,在該長眼睛的地方長出翅膀,,或者在該長觸角的地方長出了
腳,。Hox基因在所有的脊椎動物和絕大部分無脊椎動物中都存在,調(diào)控的機理也
相似,,這表明它可能是最古老的基因之一,,在最早的動物祖先中就已存在。Hox
的突變一開始時在胚胎早期引起的變化不大,,但隨著組織,、器官的分化定型,突
變的影響逐步被放大,,導致身體結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的改變,。這可以解釋寒武紀物種大
爆發(fā)。那時候基因結(jié)構(gòu),、發(fā)育過程都較簡單,,Hox的基因突變?nèi)菀妆槐A簦Y(jié)果
導致了身體結(jié)構(gòu)的多姿多彩,。
達爾文進化論在經(jīng)過修正后,,到現(xiàn)在仍然是生物進化論的主流學說,具有無
比強大的生命力,。但是為什么我們每隔一段時間,,就能聽到達爾文進化論遭受挑
戰(zhàn)、被質(zhì)疑乃至被否定的說法呢,?這有宗教因素,,也有思想、文化因素(許多不
信基督教的人文學者也不喜歡達爾文進化論的機械色彩),,值得注意的是,,還有
科學家的心理因素,。一些科學家為了強調(diào)自己研究的課題的重要性,會有意無意
地夸大其研究成果的價值,,甚至有的人明明站在巨人的肩膀上,,卻又巴不得一腳
把巨人踢倒以顯示自己的偉大。這就要求我們,,對驚人的說法要格外保持警惕,,
不要輕信。
2004.3.18