你真的了解達(dá)爾文進化論,?達(dá)爾文進化論中有多少未能解答的問題,? 進化論之父達(dá)爾文的巨著《物種起源》發(fā)表已經(jīng)150多年了??梢院敛豢鋸埖卣f,,進化論改變了整個世界的科學(xué)面貌。那么,,從誕生到今天,,在它的背后都有哪些鮮為人知的故事呢? ① 進化論的誕生 其實,在達(dá)爾文之前已經(jīng)有人表達(dá)出了進化的觀點,,甚至還有人說到了自然選擇,,但他們都沒有為進化論收集到足夠多的有說服力的證據(jù)。在這一點上,,只有達(dá)爾文和華萊士做到了,。 150年前,也就是1858年6月的一天,,達(dá)爾文收到一封來自印度尼西亞的信件,寄信人是一個名叫華萊士的年輕人,,他寄來了20頁手稿,。達(dá)爾文在讀完這些手稿后倍感震驚和沮喪,他發(fā)現(xiàn)華萊士居然僅以寥寥4000余字,,便清楚明白地闡釋了他本人辛勞數(shù)十年才琢磨出來的整個進化理論,。 這是怎么一回事呢?我們還得從達(dá)爾文的成長經(jīng)歷說起,。 1809年2月12日,,達(dá)爾文出生在英國的施魯斯伯里,。小時候的達(dá)爾文雖然成績平平,但是熱愛大自然,,尤其喜歡打獵,、采集礦物和動植物標(biāo)本。達(dá)爾文的祖父和父親都是當(dāng)?shù)氐拿t(yī),,他的父親希望他能繼承祖業(yè)成為醫(yī)生,,因此把他送進醫(yī)學(xué)院學(xué)醫(yī)??墒沁_(dá)爾文始終無法克服看到別人流血,、痛苦時的恐懼感。后來他的父親又讓他進入神學(xué)院,,希望他能成為一名牧師,。這一次達(dá)爾文高興地接受了父親的安排。他非常清楚,,雖然自己十分厭煩神創(chuàng)論等謬說,,但鄉(xiāng)村牧師悠閑自在的生活可以為他提供相當(dāng)多的余暇,讓他發(fā)展自己在博物學(xué)方面的興趣,。他不顧父親責(zé)備他“不務(wù)正業(yè)”,,經(jīng)常到野外采集動植物標(biāo)本,把大部分時間用于聽自然科學(xué)講座,,自學(xué)大量的自然科學(xué)書籍,。 大學(xué)畢業(yè)這一年,,達(dá)爾文放棄了待遇豐厚的牧師職業(yè),以“博物學(xué)家”的身份,,自費搭乘英國政府組織的“貝格爾號”軍艦,,開始了漫長而又艱苦的環(huán)球考察活動。 在為期5年的考察中,,達(dá)爾文在動植物和地質(zhì)方面進行了大量的觀察和采集,。他每到一地總要進行認(rèn)真的考察研究,采訪當(dāng)?shù)氐木用?,有時請他們當(dāng)向?qū)?,爬山涉水,采集生物?biāo)本,,挖掘生物化石,,發(fā)現(xiàn)了許多沒有記載的新物種。在對加拉帕戈斯群島的考察中,,達(dá)爾文見到了島上的多種巨龜和山雀,,他不由心生疑惑:“生物為什么會如此千變?nèi)f化?彼此之間有什么聯(lián)系呢,?” 這次探索之旅結(jié)束后,,達(dá)爾文帶回了大量的旅行資料,包括770頁日記,,關(guān)于地質(zhì)學(xué)和動物學(xué)的長篇筆記,,還有數(shù)千個鳥類、昆蟲,、植物和巖石標(biāo)本,。回到英國后他立即投入到資料的整理工作中,,這是一項繁復(fù)且耗時漫長的工作,。隨著整理的不斷深入,達(dá)爾文逐漸認(rèn)識到:“物種不是一成不變的,,而是隨著客觀條件的不同而相應(yīng)變異,。” 1837年,,達(dá)爾文開始醞釀物種進化的主題,。此時,一本名為《人口原理》的書引起了他的注意,。作者馬爾薩斯在書中提到了人口增長問題,,這啟發(fā)了達(dá)爾文,他開始認(rèn)識到生命是一場為生存而進行的持續(xù)戰(zhàn)斗,“自然選擇”讓一些動物死掉,,而讓另外一些存活下來,,繼續(xù)繁衍。在達(dá)爾文看到華萊士的手稿時,,他的關(guān)于進化和自然選擇理論的手稿已經(jīng)擴展到了231頁,,但除了達(dá)爾文的妻子和他最為信任的兩位科學(xué)家朋友外,達(dá)爾文對自己的研究成果守口如瓶,。 那么,,關(guān)于華萊士又是怎么一回事呢?1848年4月,,22歲的華萊士懷揣從工資中節(jié)省下來的100英鎊,,和幾個標(biāo)本收集愛好者一同乘船去亞馬孫河。當(dāng)他對亞馬孫河沿岸的多種生物進行了仔細(xì)的觀察后,,他開始思考一個問題:物種的分布是否與地理隔絕有關(guān)。比如一條河是否就是造成河兩岸物種不同的原因,。 1852年,,華萊士結(jié)束了為期4年的收集。然而,,在返回的途中,,他乘坐的船不幸起火,“成百上千件漂亮標(biāo)本”毀于一旦,,他的所有收獲都付諸東流,。不過,華萊士生性樂觀豁達(dá),,他很快又開始了另一次探索之旅,。這一次,他去了東南亞的島嶼,,采集動植物標(biāo)本,,探究火山、淺海,、島嶼的成因及島上的特有物種的來源和相互間的親緣關(guān)系,。在為期3年的考察中,華萊士行程24000千米,,共收集了127000件標(biāo)本,。1856年,華萊士發(fā)表了他的第一篇論文,,集中討論那些形態(tài)相近的物種在島上的分布情況,,而該文的一個顯而易見的潛臺詞即“進化”:一種生物從與它類似的鄰居演化而來的可能性。不過,當(dāng)時華萊士還未能提出這種演化發(fā)生的機制,。而此時,,達(dá)爾文的好友正在催促他盡快完成他的著作。 1858年2月,,華萊士身處遙遠(yuǎn)的濟羅羅島(現(xiàn)印度尼西亞的哈馬黑拉島)上,,感染了瘧疾。疾病引起的時冷時熱使得他在大部分時間里都把自己裹在毛毯中,,根本不可能外出活動,。于是,他利用這段時間開始思考有關(guān)物種的一些問題,。一天,,同樣是那本給達(dá)爾文以靈感的書——馬爾薩斯的《人口原理》——也給華萊士帶來了靈感。他認(rèn)識到,,動物中的那些最強壯和最靈活的個體最有可能逃脫掠食者的追捕,,在每一代的生物中,次等的必然會被無情殺死,,而優(yōu)勝者則能繼續(xù)活下去,。接下來,華萊士用了三個晚上寫成一篇論文并把它寄給達(dá)爾文征求意見,。他其實并不知道達(dá)爾文研究進化論已有20多年的時間,,他之所以會找上達(dá)爾文,是因為達(dá)爾文在生物地理學(xué)領(lǐng)域的崇高地位——這個地位在達(dá)爾文完成“貝格爾號”之航后便確立,。于是,,本文開頭的那一幕出現(xiàn)了。 收到華萊士的手稿后,達(dá)爾文陷入左右為難的境地:如果搶先發(fā)表自己的作品,,他就能確保對進化論的發(fā)現(xiàn)權(quán),,可他覺得這樣做會使自己看起來像個卑鄙的抄襲者;如果發(fā)揚紳士風(fēng)度,,將自己的理論繼續(xù)束之高閣,,那他將失去這一發(fā)現(xiàn)權(quán)。 就像是老天爺有意要增加他的痛苦,,這時達(dá)爾文和他的小兒子突然患了猩紅熱,,病情非常嚴(yán)重。不久,,他的小兒子去世,。盡管悲痛至極,,達(dá)爾文還是做出決定。他給好友寫了一封短信,,提出愿意給華萊士讓路,。由于好友非常了解達(dá)爾文的研究進展,他們想出了一個兩全其美的辦法,。幾天后,,也就是1858年7月1日,達(dá)爾文和華萊士關(guān)于自然選擇的論文在林奈學(xué)會(倫敦博物學(xué)協(xié)會)的會議上同時宣讀,。 值得提及的是,,在這一偉大理論被公之于世時,兩位作者都不在場:那一天,,達(dá)爾文和他的妻子正在安葬他們的兒子,,而華萊士則在新幾內(nèi)亞辛勤地收集標(biāo)本。此外,,兩篇論文在會上并沒有引起激烈的討論,。達(dá)爾文后來高興地注意到,有人在文章中提到了這兩篇論文,,結(jié)論是:“在這兩篇論文中,,凡是新的內(nèi)容都是荒謬的,凡是舊的內(nèi)容都是正確的,。” 我們今天在提到進化論時,,常常會忽略華萊士的功績而稱之為“達(dá)爾文主義”,。事實上,被忽略的不只是華萊士,,最早提出進化理論的人既不是達(dá)爾文,,也不是華萊士。 從1699年開始,,科學(xué)家就在談?wù)撿`長類的起源問題了,。當(dāng)時一個名叫泰生的醫(yī)生在解剖黑猩猩時,發(fā)現(xiàn)其解剖學(xué)特征與人類有諸多相似之處,。到1794年,,達(dá)爾文的祖父,身兼醫(yī)生,、作家和科學(xué)家的伊拉茲馬斯·達(dá)爾文在《動物法則》一書中,,簡略地提出了一種進化理論:也許在數(shù)百萬年前,所有的熱血動物都來自于一個簡單的生物,,它們獲得某些新特征,,并一代代地往下傳,。不過,這些在當(dāng)時并未引起科學(xué)界的注意,,對達(dá)爾文也并無影響,。 那個時代的自然主義學(xué)者差不多同時也是探險家,他們遠(yuǎn)航到其他大陸,,發(fā)現(xiàn)了大量以前不曾見過的動植物,,也翻出了很多埋在地下的化石。這些發(fā)現(xiàn)都表明,,地球上相繼出現(xiàn)過許多生物,,盡管其中一些后來都滅亡了,但它們與地球上現(xiàn)存的生物有著驚人的相似之處,。人們開始懷疑:生物真的是被上帝賦予的一種固定形式,?物種是否經(jīng)歷了漫長的演化歲月才逐漸變成今天的模樣? 1801年,,法國博物學(xué)家拉馬克指出,,物種的改變可能是對環(huán)境的一種反應(yīng)。例如長頸鹿,,它那神奇的長脖子就是在它覓食高處的樹葉的過程中被拉長的,。由于拉馬克錯誤地認(rèn)為后天獲得的這種特征可以傳給下一代,而事實卻是剪掉尾巴的老鼠其后代的尾巴并沒有變短,,他因此遭到人們的嘲笑,。到今天,對這個理論雖然仍有爭議,,但在某種意義上,,它才是最早的進化論。如果當(dāng)時拉馬克這樣說:“長頸鹿祖先中的那些脖子短的家伙在搶食樹梢上的葉子時被淘汰了,,而那些脖子長的則生存了下來”,,或許我們今天就會稱“拉馬克主義”而不是“達(dá)爾文主義”了。 1845年,,一本匿名出版的書——《自然創(chuàng)造史的遺跡》公開亮出了類似進化論的觀點,,它不僅震驚了科學(xué)界,還引起了公眾的熱烈反響,。在這本書中,,作者提到了生物都起源于一些原始的物質(zhì),人類是從猴子和猩猩演化來的,?!蹲匀粍?chuàng)造史的遺跡》風(fēng)靡一時,甚至熟人在大街上見面時都會開玩笑地問上一句:“喂,,你的兒子打算進化到哪里去,?” 由于《自然創(chuàng)造史的遺跡》提出人類可能是從比較低等的靈長類動物進化而來的,,科學(xué)家、神學(xué)家及其他文化精英很快就自發(fā)組成了討伐大軍,,一方面嘲笑作者的無知,,另一方面譴責(zé)作者對上帝的不敬。這本書的作者是誰呢,?直到1884年,,也就是這位匿名作者去世10多年后,謎底才被揭開——他是羅伯特·錢伯斯,,一個受人尊敬的作家和出版商,。為了避免被控異端而給自己的生意帶來損害,他謹(jǐn)慎地采取了匿名的策略,。 達(dá)爾文在《自然創(chuàng)造史的遺跡》發(fā)表前幾年,,已經(jīng)開始發(fā)展他自己的進化理論。正是因為公眾對該書激烈反應(yīng),,才使達(dá)爾文變得格外謹(jǐn)慎,,他害怕這份手稿會引火燒身,招來眾人的反對和謾罵,。達(dá)爾文清楚地知道,,在當(dāng)時的社交圈子里,承認(rèn)進化論就好比承認(rèn)自己是殺人犯,??梢姡绻皇鞘盏饺A萊士的手稿,,達(dá)爾文也許致死也不會發(fā)表他的《物種起源》,。 1859年11月底,達(dá)爾文的巨作《物種起源》(全名為《論物種起源:通過自然選擇的方式》)正式出版,。在這本書里,達(dá)爾文出于禮貌和公正,,將榮譽同時也歸于華萊士,、馬爾薩斯、拉馬克,,甚至還有那位匿名作者,。華萊士是在很久以后才在新幾內(nèi)亞讀到這本書的,他沒有表現(xiàn)出任何的嫉妒和不滿,,似乎還對能被列入進化論發(fā)現(xiàn)者的行列而感到榮幸,。這段插曲成為科學(xué)史上的一段機緣巧合的佳話。 達(dá)爾文在《物種起源》一書中系統(tǒng)地闡述了他的進化學(xué)說。其核心內(nèi)容是:同一種群中的個體存在著變異,,在生存空間和食物都有限的情況下,,生物都在“為生存而競爭”。那些具有能適應(yīng)環(huán)境的有利變異的個體能夠存活下來并繁殖后代,,而那些不具有有利變異的個體將被淘汰,。經(jīng)過漫長的自然選擇,微小的變異積累成為顯著的變異,,由此可能導(dǎo)致物種之間形成差異,,甚至出現(xiàn)新的物種。 然而,,從《物種起源》出版的那一天起,,圍繞進化論的爭論就沒有停止過。那么我們對進化論究竟了解多少?我們真的都懂進化論嗎?最近,,有專家撰寫了一組文章,,對人們在進化論上存在的認(rèn)識誤區(qū)進行了剖析,閱讀這些文章或許會讓我們對進化論有一些更新的認(rèn)識,。 誤區(qū)1 任何器官都源于適應(yīng),。 并非每個器官都是適應(yīng)的結(jié)果,也不一定都有存在的必要,。比如鴕鳥的祖先是會飛的,,在進化過程中,鴕鳥放棄了飛行,,但它們還保留著—對沒用的翅膀,;又比如在一些蛇類體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的腿骨。再看看人類,,我們身上也有很多無用器官,,比如闌尾。為什么這些無用的器官沒有被進化掉呢?這是因為還沒來得及讓它們徹底退場,。 誤區(qū)2 自然選擇是進化的唯一方式,。 在一個人的胚胎中至少帶有100個,甚至更多個新基因突變,。這些新基因突變中的大部會逐漸消失,,少量則遺傳下去并擴散開來。因此自然選擇對這些突變并沒有篩選作用,。換句話說,,并不是生物遺傳學(xué)上的每一次細(xì)微變化都源于自然選擇,有時可能只是一種碰巧而已,。 誤區(qū)3 進化一定提高生存能力,。 “適者生存”在很大程度上被誤讀了,。別以為進化總是增加了那些生存者的幾率。自然選擇能在任何水平進行,,同樣可以令個體越來越不適應(yīng),,甚至滅絕。例如,,轉(zhuǎn)基因魚因其基因有所改變,,能產(chǎn)生更多的生長激素,長得更快,、更大,,但相對于野生種群來說,它們卻更難適應(yīng)野生環(huán)境,。 誤區(qū)4 進化能讓生命更適應(yīng)環(huán)境,。 我們不停地被灌輸這樣的觀點:動物越來越適應(yīng)它們的環(huán)境,其實這與真相相差甚遠(yuǎn),。最經(jīng)典的例子就是大熊貓,。大熊貓的爪子除了五趾以外還有一個“拇指”,由腕骨特化形成,,而它真正的拇指和手掌長在一起了,,于是它們只好把一段腕骨進化成拇指的樣子。腕骨顯然不如拇指好用,,這樣的“進化”就有些不適應(yīng)環(huán)境了,。 誤區(qū)5 進化的創(chuàng)新無所不能。 進化沒有那么神通廣大,,你看,,人類就進化不出翅膀。再復(fù)雜的器官也是經(jīng)過一步步的突變得來的,,比如進化出翅膀需要很多先決條件,,每一步突變都要比上一代多一些優(yōu)勢。飛行其實很耗費體能,,鳥類祖先當(dāng)初進化出翅膀也是為了讓自己生存得更安全,、吃得更多,是迫不得已的,。對人類來說,前肢變成翅膀沒有什么實用意義,,還是留著那雙勤勞能干的手比較好,。 誤區(qū)6 進化讓生命越來越復(fù)雜。 人們愿意相信進化總是由低級到高級,,由簡單到復(fù)雜:人比猩猩復(fù)雜,,猩猩比猴子復(fù)雜,,猴子比大腸桿菌復(fù)雜,等等,。不過進化本身或許并不存在目的性或者方向性,,甚至在某些時候,自然選擇會讓生物物種趨向簡單化,。這其實很好理解,,如果不需要它,自然也就很容易失去它,。類似海星和海膽都沒有大腦,,但它們的祖先卻可能擁有大腦的雛形,是進化把它們的大腦弄沒了,。 誤區(qū)7 “適者生存”即自私,。 “適者”不一定是簡單的利己者,也可能是很好的合作者,。大自然偏愛合作精神,,合作才是適應(yīng)自然選擇的生存策略。一些科學(xué)家認(rèn)為,,在多細(xì)胞生物中,,細(xì)胞間的合作非常重要。例如,,癌細(xì)胞就是這么一群“自私”的細(xì)胞,,它們搶奪機體的營養(yǎng),只顧自己的壯大,,如果不被免疫系統(tǒng)除掉,,或者不啟動這些細(xì)胞的“自殺程序”,將給機體帶來滅絕性的災(zāi)難,,結(jié)果不堪設(shè)想,。 誤區(qū)8 進化論沒有預(yù)見性。 盡管進化論的預(yù)測能力有限,,但它還是準(zhǔn)確地預(yù)測過很多事件的發(fā)生,。達(dá)爾文曾預(yù)言地球的年齡非常大,并目將來能發(fā)掘出一些處于過渡期的生物化石,,這些都在后來的研究發(fā)現(xiàn)中得到了驗證,。進化論還具有很大的實用性。例如,,加入抗蟲基因的農(nóng)作物會讓蟲子們進化出抗藥性,,但如果在轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物旁邊種少量的普通農(nóng)作物,就能大大減緩蟲子進化的速度。原因很簡單,,因為這樣一來蟲子們的生存壓力就沒有那么大了,。因而無須加緊進化出抗藥能力。 誤區(qū)9 進化是隨機的,。 變異雖然是隨機發(fā)生的,,但自然選擇依然傾向于那些有利于適應(yīng)環(huán)境的變異。不過,,機遇也扮演著重要的角色,。拿魚類來說,它們有多種多樣的形體,,但其中最常見的是紡錘形,,這種形體可以減少湍流,將水流的摩擦力減少至最低限度,。所有擅長快速游動的魚類,,都是紡錘形的。這當(dāng)然不是誰精密設(shè)計出來的,而是自然選擇的結(jié)果。 誤區(qū)10 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不是進化的結(jié)果,。 許多器官都不是一蹴而就的,再復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也是逐漸形成的,。比如,大腸桿菌的鞭毛的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,,由近40種不同的蛋白質(zhì)分子組成,,而在通常情況下,只有兩種蛋白質(zhì)對鞭毛具有獨特性,,別的都有其他功能,。還有一些細(xì)菌鞭毛形成了導(dǎo)向性,也是對環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果,。 誤區(qū)11 演化了一半的翅膀沒有用處,。 在翅膀進化過程中的任意階段,這個“半成品”的翅膀都是有用的,??茖W(xué)家研究認(rèn)為,飛行動物的祖先是小型樹棲哺乳動物,,它們在樹間穿行,、跳躍,逐漸發(fā)展出皮翼,,然后是滑翔,,最終進化出翅膀,擁有了飛行的能力。在這個漫長的進化過程中,,我們當(dāng)然不能認(rèn)為每一步都是無用的。 誤區(qū)12 變異只導(dǎo)致毀滅而不是創(chuàng)造,。 變異確實會損壞遺傳信息,,但有時也會產(chǎn)生不少新的性狀,甚至新的物種,。就拿人類消化牛奶的能力來說,,由于人在斷奶后即停止了奶制品的攝入,大多數(shù)人在10歲之前就已經(jīng)失去了消化牛奶的能力,。歐洲和非洲的幾組人在數(shù)千年前開始食用家養(yǎng)牛后,,各自獲得了基因突變,由此即使長大成人了也能消化牛奶,,這樣的突變顯然是非常有益的,。
進化論不僅成為生物學(xué)家的核心,,還登上了其他學(xué)科的舞臺。物理學(xué)家根據(jù)達(dá)爾文觀點,,建立了“宇宙哲學(xué)的自然選擇論”,,認(rèn)為存在“多元宇宙”,它是從一個簡單的宇宙“進化”成不同的多個宇宙的,;計算機科學(xué)家借鑒進化的概念和原理,,創(chuàng)造出“遺傳編程”并廣泛應(yīng)用于尋找復(fù)雜問題的最優(yōu)解答,包括預(yù)報天氣,、優(yōu)化藥物組合等,;新興的進化醫(yī)學(xué)從進化的角度來理解我們對疾病的易感性,以增進我們的健康,;進化發(fā)育生物學(xué)為研究物種變異帶來了曙光,。 在社會科學(xué)領(lǐng)域,進化論被用來解釋人類的政治和消費習(xí)慣,;經(jīng)濟學(xué)家最近認(rèn)為,,從進化的觀點來看,個體的合作有利于群體的發(fā)展,;文學(xué)評論家也會借用達(dá)爾文的觀點來分析小說的故事情節(jié)和人物形象,;心理學(xué)專家根據(jù)進化論觀點,提出人類具有的認(rèn)知能力和情感源于祖先對古老環(huán)境的適應(yīng),。 盡管進化論幫助我們完成了這么多的認(rèn)識上的飛躍,,但仍然還有許多問題是進化論所不能解釋的。 未解之謎1 生命是如何以及在哪里起源的? 科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了距今34億年前的微生物化石,在更古老的巖石上也找到了生物光合作用的痕跡,。不過科學(xué)家還是沒弄明白:蛋白質(zhì)和DNA這兩大生命支柱究竟哪一個先出現(xiàn)在地球上?抑或它們是一起出現(xiàn)的?有科學(xué)家認(rèn)為,,RNA不僅可以編碼遺傳信息,還能起到部分類似于蛋白質(zhì)的作用,,因此RNA有可能是最早的生命起源,。那么生命是在什么樣的環(huán)境下起源的?有假說認(rèn)為,生命最早起源于海底的沸水中,,可是脆弱的RNA怎么可能在沸水中存活呢?這就自相矛盾了,。生命的起源問題至今沒有定論。如今,,科學(xué)家一方面在實驗室里探尋有機物從簡單到可以自我復(fù)制的發(fā)展過程,,另—方面在研究彗星和火星,希望從中獲得重要啟示,。 未解之謎2 是什么決定了物種多樣性? 數(shù)不清的動物,、植物、微生物居住在地球上,,但它們的分布密度卻有很大差別,。為什么熱帶比寒帶擁有更多樣的物種?僅僅是因為熱帶比寒帶更熱嗎?科學(xué)家認(rèn)為,人類的分布,、生物和環(huán)境之間的相互作用對多樣性起到關(guān)鍵的作用,,可是多樣性究竟是怎樣形成的?即使是最時髦的基因技術(shù)也還不能回答。更讓人懊惱的是,,我們掌握的資料太少,,我們甚至連地球上到底有多少種物種都還不知道。直到今天,,新的物種還在被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),。也許研究滅絕物種有利于我們了解新物種產(chǎn)生的機制。實際上,,進化科學(xué)家對物種的分類研究才剛剛開始,。 未解之謎3 為什么人類的基因這么少? 2003年,就在人類基因組序列即將破解的時候,,生物學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn):人類的基因數(shù)量并沒有先前預(yù)計的那么多,,它與物種的復(fù)雜性并不成正比。一些植物的基因數(shù)量反而比人類稍多,,而水稻的基因數(shù)量則比人類多一倍,。更讓科學(xué)家們感到驚奇的是,基因組的運作方式非常靈活復(fù)雜,,一個基因有時能夠“身兼數(shù)職”,。這些“懷揣絕技”的基因究竟是怎么聚在了一起,,又是怎樣形成了我和你?科學(xué)家們還在不停地探尋答案。 未解之謎4 一個體細(xì)胞是如何變成整株植物的? 從某種意義上講,,植物在生存和繁衍上比動物有更大的靈活性,,植物的某些特征堪稱“絕活”。比如,,對于大多數(shù)的柑橘屬植物,,它們--的體細(xì)胞不需要繁瑣的體細(xì)胞核移植技術(shù),就能重新變成植物胚胎細(xì)胞,。又如,只通過一小塊植物組織,,在實驗室里就能培養(yǎng)出可以供一片森林使用的幼苗,。這樣的本領(lǐng)讓所有的動物都望塵莫及??茖W(xué)家早已發(fā)現(xiàn)并一直在利用植物的這種特性,,但他們至今還是不能回答為什么植物細(xì)胞具有這種靈活性,而動物卻不具有,。 未解之謎5 皮膚細(xì)胞如何變成神經(jīng)細(xì)胞? 近年來,,科學(xué)家打算將普通的皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)變成寶貴的干細(xì)胞,再將這些干細(xì)胞制造成各種各樣的人類體細(xì)胞,,比如神經(jīng)細(xì)胞,、成骨細(xì)胞、心肌細(xì)胞等,,這樣也就繞過了倫理學(xué)上的禁區(qū),。可是,,盡管科學(xué)家已經(jīng)取得了一些突破性的進展,,也不乏成功克隆動物的例子,但皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化成其他細(xì)胞的機制究竟是什么,,我們所知甚少,。 未解之謎6 是什么遺傳差異導(dǎo)致我們成為獨特的人類? 這是每一代人類學(xué)家都在試圖解答的問題。當(dāng)然,,擁有一顆大大的大腦是我們最為獨特的地方,。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)我們與黑猩猩之間的DNA差異大約是1.2%,,這是一個很小的數(shù)字,,但從絕對數(shù)量上來看,這種差異意味著近4000萬個堿基的不同,。那么,,到底是其中的哪些基因讓我們在與黑猩猩“分家”之后變得如此獨特?科學(xué)家認(rèn)為人類的文化,、語言等因素可能超過了基因的作用,但這些都還不是定論,。 未解之謎7 記憶是如何存取的? 所有記憶都儲存在我們的大腦中,,我們對世界的認(rèn)識和所學(xué)到的一切都通過記憶促進了人類的進化。自上世紀(jì)50年代,,神經(jīng)科學(xué)家紛紛發(fā)現(xiàn)大腦中的海馬區(qū)對存儲信息至關(guān)重要,,他們還能找到各種不同的記憶在大腦中的定位??墒?,海馬區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞如何把信息固定下來?記憶又是怎么恢復(fù)的?這方面的研究還只是冰山一角。 未解之謎8 為什么人不能像動物那樣長出新的器官? 被切斷的蚯蚓可以重新長出一半身體,,蠑螈可以重建受損的四肢,。在這一點上,人類顯得非常失敗,,沒有人可以重新長出手指,,就算傷口能夠愈合,也會留下不美觀的疤痕,。人類聊以自慰的是,,被部分切除的肝臟可以恢復(fù)到原來的狀態(tài)??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),,那些動物的器官之所以能夠再生,是因為重新啟動了胚胎時期的某些程序,。那么到底是什么程序使再生的器官保持正常的形狀和大小呢?這有一系列的問題需要回答,。 未解之謎9 人類合作的行為是進化而來的嗎? 早在150年前,達(dá)爾文就發(fā)現(xiàn)蜜蜂和螞蟻具有利他行為,。人類和其他靈長類動物的社會也充滿了合作,,人類甚至還會冒死去營救陌生的落水者。達(dá)爾文認(rèn)為合作現(xiàn)象實際上會促進整個族群的繁殖,,似乎是生物生存的一種高明計策,。但合作行為是怎么進化的?科學(xué)家正在探尋合作行為的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。而一種關(guān)于競爭,、合作和游戲規(guī)則的數(shù)學(xué)理論——博弈論,,也有助于科學(xué)家理解合作行為是如何運作的。不過這些解釋都不夠深入,,其中的細(xì)節(jié)還有待深化,。 未解之謎10 還會出現(xiàn)生命大滅絕嗎? 1798年,英國經(jīng)濟學(xué)家馬爾薩斯認(rèn)為人口增長總是遠(yuǎn)超過食品供應(yīng)的增長,,只有災(zāi)難才能阻止人口增長,。所幸人類懂得運用先進的科學(xué)技術(shù),,開發(fā)更為廉價、環(huán)保的能源,,200年過去了’地球總?cè)丝谠鲩L到了60億,,是馬爾薩斯生活時代的6倍,而他所預(yù)言的大災(zāi)難并沒有發(fā)生,。但是,,人類對這個星球的消耗仍然在高速地增長著,生態(tài)環(huán)境也大不如以前了,,氣候異常與饑荒都是不爭的事實,。那么,以目前的人口增長速度,,如何保證大災(zāi)難不會在未來發(fā)生呢?可以說,,這個令人頭痛的問題已經(jīng)超出了科學(xué)界。
人類已經(jīng)停止進化了嗎,? 人類停止進化了沒有?進化論的下一次爆炸性事件是什么?在過去幾十年里,,不論是公眾還是權(quán)威生物學(xué)家都有這樣的共識:人類進化已經(jīng)結(jié)束了,自然選擇與我們已經(jīng)不相干了,。換句話說,,從石器時代到眼下,人類的進化都沒有什么進展了,。 但是,,最近有科學(xué)家在對人類基因組進行研究后指出,某些基因突變像滾雪球一樣越變越快,,在過去1萬多年里,,人類的進化速度比之前的任何時期都要快100多倍。新的基因變異多達(dá)2000多個,,其范圍不只局限在諸如膚色和眼睛顏色等表面特征上,,還與大腦、消化系統(tǒng),、壽命以及人類對病原體的免疫能力等有關(guān)?,F(xiàn)在要想?yún)^(qū)別現(xiàn)代人與古代人,不單依靠一些觀點和風(fēng)俗習(xí)慣,,你能看到的幾乎所有的人類特征都受到了基因突變的強烈影響,。 古人類學(xué)家霍克斯在對過去3.5萬年里各個時期的古猿類顱骨化石進行比較后發(fā)現(xiàn),人類的牙齒和顱骨的尺寸以及身材都變小了,?;艨怂怪赋觯簭钠骄缴险f,,和遠(yuǎn)古時期相比,現(xiàn)在的歐洲人的顴骨向后傾斜,,眼窩深陷,,鼻梁變高;亞洲人的顴骨則向前傾斜,,弧線很圓,,鼻梁很低;澳大利亞人的顱骨更厚,,牙齒更大,。他說,這些化石的特征如此鮮明,,早為法醫(yī)人類學(xué)家們所熟知,,可為什么生物學(xué)家卻說人類的進化已經(jīng)在5萬年前就停止了呢? 最新的遺傳學(xué)數(shù)據(jù)可以佐證霍克斯的觀點。近年來,,隨著DNA排序與破譯技術(shù)的發(fā)展,,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),基因變異在石器時代后不斷出現(xiàn),,它們似乎有助于人類戰(zhàn)勝感染性病菌和嚴(yán)寒的天氣,。這一觀點乍看上去不合邏輯:研究已經(jīng)證明地球上任何兩個人的基因差異都不超過0.5%,人類加速進化的觀點不是與之相沖突嗎?不過,,科學(xué)家也說了:“人類和黑猩猩的基因差異大約在1%到2%,,卻沒人會把這個差別叫做微小差別?!?/font> 但是,,新的問題又出現(xiàn)了:是什么造成了人類進化的加速? 霍克斯等人與遺傳學(xué)家合作,將研究的重點放在大約5萬年前,,也就是人類從非洲啟程,,朝著世界各地遷移的時候。結(jié)果發(fā)現(xiàn),,不論是在北極圈還是在喜馬拉雅山腳下'制衣技術(shù)的發(fā)展,、對居住環(huán)境的適應(yīng)、狩獵技術(shù)的進步等,,都在這種遷徙活動中起了作用,,這些新技術(shù)讓人類從自然選擇的殘酷競爭中脫穎而出。 當(dāng)我們變得越來越心靈手巧時,,我們對環(huán)境也就越來越適應(yīng),。研究發(fā)現(xiàn),人類基因組的7%出現(xiàn)了近期的適應(yīng)性改變,,其中大部分變化從4萬年前開始—直延續(xù)到今天,,而且這種變化趨勢與人口增加的趨勢是一致的,。為了消除誤差,研究者還進行了計算機模擬試驗,。他們假設(shè)人類的進化速度從600萬年前開始不再改變,,結(jié)果得出了荒謬的答案:人類應(yīng)該比我們今天看到的龐大160倍! 膚色是人種的重要特點,科學(xué)家普遍認(rèn)同淺膚色是基因?qū)θ豕膺m應(yīng)的結(jié)果,。北緯地區(qū)的深膚色人種較難從紫外輻射中制造維生素D,,發(fā)生骨質(zhì)疾病的概率比較高。結(jié)果是,,歐洲人和亞洲人在過去2萬年里進化出了較淺的膚色,。類似現(xiàn)象還有白種人的藍(lán)眼睛,因為在1萬年前人類是沒有藍(lán)眼睛的,。 農(nóng)業(yè)打開了進化的另一條道路,。人類迅速繁殖,城市出現(xiàn)了,。在擁擠不堪的城市里,,突然之間,天花,、霍亂,、瘧疾這些原本不為人知曉的疾病冒了出來,病原體像野火般迅速蔓延,。于是,人類開始了一場針對疾病的“軍備競賽”:進化出免疫系統(tǒng),。 瘧疾是5000年前最可怕的致死疾病,,和那時相比,現(xiàn)在的人類的基因中至少產(chǎn)生了25種新的基因以對抗這種病菌,。而最新研究發(fā)現(xiàn),,在10%的歐洲人中已經(jīng)出現(xiàn)了抵抗艾滋病的突變基因,這種突變可能源自一個抵抗天花病毒的基因變異,。 人類壽命的變化也能說明問題,。科學(xué)家一直認(rèn)為老人對于基因庫的影響作用不大,,是自然選擇“照顧”不到的方面,。但是,對那些活到90多歲的長壽老人進行的研究證明,,他們具有更多的有利的基因突變,,比如抵抗癌癥、遠(yuǎn)離心臟病及老年癡呆,??茖W(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為,,越是最近的基因變異越是有利于抵抗這些老年性慢性疾病,從而使人長壽,。 關(guān)于人類加速進化理論的最有力的證據(jù)可能來自于對大腦的研究,,因為與身體的其他部分相比,大腦似乎進化得更快,。 人類加速進化意味著什么呢?科學(xué)家認(rèn)為自然選擇可能更喜歡不同的能力和性格以適應(yīng)日益復(fù)雜的社會秩序,。在狩獵時代,如果兩個人發(fā)生了沖突,,其中一個人可以選擇離開,,因此人口流動性很大;但在人類逐漸定居下來以后,,人們就沒那么容易選擇離開了,,于是為了適應(yīng)沖突這種行為,人的基因發(fā)生了改變,。舉例來說,,在貨物交換出現(xiàn)后,人的數(shù)學(xué)能力變得很重要,,所以在繁華的城市里,,精打細(xì)算的人更容易發(fā)家致富。 當(dāng)然,,反對人類加速進化觀點的聲音也不絕于耳,。保持中立的專家提醒說,我們現(xiàn)在并沒有關(guān)于遠(yuǎn)古時期人類的詳細(xì)的,、權(quán)威的記錄,,人類基因組檢測是否可靠也還是一個值得挑戰(zhàn)的問題。 爭議歸爭議,,科學(xué)家們還是一致同意:進化是一個持續(xù)的過程,,而不是一個結(jié)束性的事件。 |
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