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2004年9月9日
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::::关于进化的思考::::
除了上帝显灵的解释以外, 进化到底是怎样发生的? 什么是进化的主导者? 圣餐? 圣人? 王权? 还是如达尔文声称的那样, 是基因? [Richard Dawkins, "Selfish Gene"(自私的基因)]
达尔文理论的主旨是自然选择或适者生存. 它说, 在所有现存的生物中, 只有适合大部分特定环境的一些能够生存. 我们不讨论任何别有用心的说法, 例如最复杂的或者品德好的能生存, 等等. 也许我们可以接受适者生存的观念. 这样, 最适合的就可以在相对降低的竞争下再繁殖它们的物种. 当另一个非常大的环境变化发生的时候, 新的最适合环境的物种又被选出, 生存, 然后繁荣. 在这个重复中有什么不对的地方吗? 如果这就是进化过程的全部, 那么就是说地球上的物种长期以来一直在减少, 现在也是, 最终只孤零零的剩下很少的几种. 从这个观点来看, 最初的时候一定有难以置信的庞大数量的物种, 而且数量一直在减少. 很多物种确实是正在灭绝, 而且物种数量真的在减少. 我们情不自禁联想到最初上帝造万物的理论.
还有一种可能性. 让我们想想化石中的动物. 它们与现在的相同吗? 恐龙从自然选择中灭亡, 那么蜥蜴或鳄鱼呢? 它们那时候就有吗? 那时候的哺乳动物怎么样呢? 人类呢? 如果从化石记录来看, 人类的历史也就是几百万年. 那么亚当和夏娃最初是怎么诞生的? 在漫长的历史中尽管有一些物种变化很小, 绝大多数一直都在改变. 这种变化在物种中广泛存在, 与自然选择一道成为进化论的两根重要支柱.
是遗传信息决定了一个活着的生物的形体和它的特征. 遗传信息主要记录在DNA上. 令人惊异的是DNA非常稳定, 能保持而且完好的存在相当长的时间. 这让DNA成为了传递遗传信息给后代的最合适的分子, 给电影"侏罗纪的公园"提供了理论背景. 事实是, 这些遗传信息经过减数分裂或有丝分裂被复制并储存在新的细胞中, 并非每个程序都很完美. 换句话说, 错误被控制在DNA复制的一定比例内, 使得新细胞与亲代稍有不同. 有丝分裂中的误差并不传递给后代, 它们不对后代产生影响. 虽然那些误差有时是如此致命以致他们能导致细胞凋亡(apoptosis)或癌症, 但它只影响主主体自己. 当那些误差产生于精子或卵细胞中时, 那被称作"变异", 然后就开始传递给后代. 尽管不同是非常小的, 已足以容纳所有新的特征. 也许那些变化在一两代内不易察觉, 但是事实上基因的所有差别都是累计而成的. 有时变化过于致命, 子代就会不能出生, 或者夭折. 许多遗传疾病原因就在于此. 当暴露在如射线等因素下的时候, 致命变异的几率就会增加很多. 来自变异产生的多样性结果被看作新的遗传信息, 然后一代待遗传下去. 来自相同父母的个体各自含有不同的基因. 让我们说说他们突然面对环境变化时候吧. 在相同物种的个体中, 基因的多样性被足够程度的累积. 那些含有对改变了的环境最适应的基因的个体将会生存下来. 举例来说, 当温度急剧降低时, 体内有厚的脂肪层的个体将会有较多的机会生存. 如果寒冷继续, 厚脂肪的个人将会成为主要种群并复制它们自己. 这样物种的普通外形将会改变成这个样子. 自然选择所要求的多样性被变异的形式赋予子代.
变异并不是提供多样性的唯一方式. 经过交配, 异性的动物交换并且结合它们的遗传信息. 为交配投入的努力是难以置信的, 从公海豹相互争斗以赢得母海豹到植物吸引昆虫来授粉, 不一而足.
为何它们选择那样的方法, 以至有时甚至看起来对它们自己不安全? 用一些植物用的插枝法, 还有细菌或酵母的分裂法来倍增自己看起来多方便啊. 然而, 当目的是为物种产生多样性的时候, 就会发现雌雄性基因重组的方法值得冒险. 用随机发生变异的方式产生可以注意到的变异非常慢. 当变异太快时, 变异倾向于对物种有害. 大多数情形是, 在产生一个特性时, 一个以上的基因发生互补. 即使基因偶然发生变异而且有利于物种, 在其它位点同时发生导致同样特征的偶然变异的概率仍然是非常低的. 但是, 经过交配导致的基因重组却能大大提高单个配偶中独立的有利变异同时出现在子代中的概率. 如果来自父母的有害变异出现在子孙身上, 它们的后裔将更有可能在短时间内消除它. 换句话说, 基因重组较单独的变异高度提升了自然选择的效率而且增加了基因多样性的机会.
有些重组只有交配才会发生. 包括人在内的高等动物的DNA成对存在, 只有一条传递到再生的细胞中.染色体中可能的组合数字--假设是人: 既然人有23对染色体, 再生细胞的可能组合数达223. 甚至在个别的染色体上, 由于存在交换现象可以产生更多种类.
顺便一提, 多样性的发展真的必要吗? 让我们假设存在特定的变异而且基因完美复制而不存在任何误差. DNA聚合酶用于基因复制, 可以发展超级DNA聚合酶而使得误差大为减少. 如果具有这种超级酶的个体能够在一定环境中存活, 它将产出同样的后代, 而且后代可以存活. 如果它们尝试仅在自己的种群内部寻找配偶以保护其高等的遗传, 那将导致减少重组数量而限制了多样性. 这样的结果就是近亲结婚. 过去在一些欧洲的王室家庭之中肆虐的令人愤怒的血友病, 一种隐性的遗传疾病, 就是近亲结婚的结果. 近亲结婚的另外一个例子是印度豹, 它是已知的地球上跑得最快的哺乳动物. 由于近亲结婚限制了基因的多样性, 印度豹成功的保持了快速奔跑的优秀基因, 可是却抵挡不了持续进化的细菌, 现在正濒于灭绝. 我们周围生物学的, 物理的, 化学的环境一直不断改变. HIV或流感病毒通过基因的持续变异而使得现有的药物不断失效就是一个绝佳的例证. 它们在多样性上表现出的持续发展对于物种的生存和繁衍是必需的. 那些藐视变化的人不能生存? 这对于我们这些生活在IMF时代的人来说听起来很熟悉. 这对于人类社会产生之前的生物同样适用. 如果再前进一步, 这可能上升到辩证唯物主义. 物质的存在方式是运动, 换言之, 存在只能是通过运动和改变来实现. 从这个观点来看, DNA聚合酶将其工作的误差控制于一定比例可能也是进化的产物. 这意谓着其它大量的产生较少误差的完美酶和产生较多误差的酶都灭绝了, 只有维持这个比例的酶最适合现在的环境, 所以被选择生存了. 这种酶仍然随环境的改变而保持着改变.
结论就是, 进化过程使得特定环境中那些含有最适合的品质的物种伴随着物种多样性的稳定发展和自然选择而存活.
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