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科学、进化与神创论 5 v% b2 Y' y- ]7 x4 o
6 \. @- j# P) [1 f% I# w+ u; [ 美国科学院、美国医学科学院 著 ! k7 ]: y4 ^- y& k5 U) l0 C4 t' {. d
晓实 译
' C" f+ F. g6 D7 H
( [8 A! l+ S, \6 G （美国科学院出版社2008年1月出版）
2 ~; O1 L* ~0 c<序言> ) e6 q+ V% g- {- V' |" M' m: z
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' _/ d, l9 o% ?3 s# K- ?
/ n' J+ @; J* G7 R' ?0 \/ [9 B 科学技术的进展对人类生活有深远的影响。在19世纪，大多数家庭都可能由 9 U+ D- c/ J4 [+ z3 _1 w# q) p
于疾病失去一个或更多的孩子。今天，在美国和其它发达国家，儿童死于疾病的 & g& C: |! i/ A$ r
事情已经不多见了。我们每天都依赖应用科学的知识和方法创造的技术。我们日 7 \+ J! x) z0 ~0 i1 s
常使用的计算机和移动电话，我们旅行乘坐的汽车和飞机，我们服用的药物，以 8 `! x# x ]2 E, F) @
及我们吃的许多食物都部分是基于科研成果创造出来的。科学改善了我们的生活
5 m; d6 p3 j# J# |& ?, N" Z, d标准，使人类能够飞入地球的轨道，登上月球，使我们以新的方式来思考自己和
; A# ^* Z9 Q' L3 P宇宙。 ^) x" p' L' L B3 s$ O
8 K2 s G& \5 ?2 X9 `/ W% J: H# b
进化生物学一直是，而且将继续是现代科学的奠基石。这本小册子记载了进
, |- o2 `+ P; s2 d! @% B化论的知识为人类福祉做出的一些重要贡献，包括预防和治疗人类疾病、开发新
& j3 [0 @& o% h9 X的农业产品和进行工业创新等。广义说来，进化论是生物学中的基本概念，它既 - H' d' L6 S. z! }# {% Y; a! J
研究过去的生命形态，也探讨今天的生物之间的相互关联和多样性。目前，生命
4 }+ @# r/ h r, W, h科学和医学研究的进展都很迅速，这主要归功于进化论知识中所蕴含的原则。这 , K4 b6 v- ?3 y/ r, T
些知识不仅通过研究日益增多的化石记录得到，现代生物学及分子生物学技术也 & I9 n; x( S" F' ]2 L& N5 f" \
为进化的研究做出了同等重要的贡献。当然，像所有其它活跃的科学领域一样， 4 J0 _; F# l) T2 U! u
许多饶有兴趣的问题仍然有待回答，这本小册子也简要概括了针对这些问题的活
# f: @$ v4 Q, T* y+ @: ]跃的研究领域。 - T' K( o! s {4 g, D! A
( X! d% ]8 N4 X) o% c 然而，民意调查表明，许多人仍然对生物进化的知识持有疑问。也许有人告
0 u/ K/ T9 V7 s诉他们，有关进化的科学知识不完全、有谬误、或者有疑点。他们也许难以理解， 4 U' M) X* i n7 ~, x5 H& a1 g
生物进化的自然过程怎么能够产生这样难以想象的精彩纷呈的生物群，从显微细 * u( V- ?$ N4 w3 `
菌到鲸和红杉树，从珊瑚礁上的简单海绵体到能够思索这个行星上生物史的人类。
* z* j8 f4 L& }) X2 w" X他们疑惑，如果接受进化论的话，是不是还可以继续坚持他们的宗教信仰。
. ~4 P+ p) H W/ O& f: F4 n4 l) w) I7 l" p
这本书针对这些问题而出版。它为那些对进化争端颇感困惑的人提供一个指
! q* y# h% g3 u7 y5 X) N# N南。它指出生物进化在现代生物学中所扮演的角色，阐明为什么在公立学校的科 " b9 Z6 T9 P: ^, m+ U3 d) ~% i$ N
学课程中，只应该讲授以科学证据为基础的知识。对这本书感兴趣的读者可能包
% p6 j# s' q z4 @( j( P5 n括学校董事会成员、科学教师和其他教育方面的领导、决策者、法律学者、以及
( q; b/ i' t' g9 G# {9 l本领域其他有志于为学生提供优质科学教育的人士。这本小书也是为了更广泛的
/ h# `" q! c9 A3 D. j+ \. n读者群编写的，包括那些希望更好地了解支持进化论的多线索证据，理解为什么 ; k# y. }4 A4 r
说进化论既是事实，又解释了地球生物多样性过程的高质量中小学学生、大学学
$ W* r8 e E- {) g, Q生、以及成人等。
" j. o0 v) ~' h9 } |! V- z- u/ R' j& j9 Z6 g4 }& V8 Y
这本小书还在更广泛的基础上讨论了进化论的研究。它定义了科学界所理解
# Q9 ^7 l. p! E! G ]( ?的“理论”。它显示进化论反映了科学的本质以及它如何有别于宗教。它说明为 : I- x$ t* \' \( k9 _% e1 @6 [
什么科学界的压倒多数都接受进化论，认为它是现代生物学的基石。它陈示了有
! u9 b! \& L9 a6 c2 u7 r: T些科学家和宗教团体的声明，对于他们来说，进化论和信仰为什么相互兼容。它 7 W; p$ Y- U& T u6 t2 R7 Z
还阐明为什么在全国的公立学校里，不能用非科学的神创论（包括智能设计神创 / S' K G8 |0 {" i5 h
论）代替进化论作为科学课程。 " S* u# m8 M- F0 r$ B) i
$ [; g1 u, a% W- ~: V8 I4 S. G
《科学、进化及神创论》是美国科学院1984年首次颁布的出版物的第三版。
( Z" i% U0 U" S) o5 Y美国科学院是一个独立的科学家团体，其成员由科学家自己根据其在科学领域的 " `5 F" W5 Y* Q' j2 b
杰出贡献遴选出来。美国科学院自1863年起受国会委任，为联邦政府就科学技术
! _+ F! x6 H" C. j! U方面的问题提出咨询。鉴于进化论对生物学、物理学、医学和改善卫生保健等日 & r$ Q$ r/ R0 D: v" @' |* `
益增加的重要性，新的版本由美国科学院和美国医学科学院共同主持。美国医学 9 R. C; F7 D, }$ O& i8 {0 `' e6 Z
科学院作为美国科学院的附属机构创立于1970年，它提出有关生物医学、医学和
c) x: `) W. j, S3 `& |7 X卫生保健方面的科学建议。 ! H9 A& m% i' H( {. }
& M& j- r0 m% w" B2 Z
自从这本小册子的前两个版本发表以后，进化生物学领域又有了显著的发展，
& d: v: S+ K) ]3 J6 b& s! U这个新版本加入了这些重要的进展。化石发掘继续为生物进化史提供新的引人注 4 e0 t, o5 B; y# i
目的证据。在分子生物学方面，我们得到了生物分子新的资料和知识，包括人类
3 w0 |$ M9 D5 V- y( b9 S9 T的完整DNA序列。DNA测序法成为确立物种之间遗传关联的重要工具。DNA序列一 方面证实了化石证据，另一方面促进化石记录仍然不完整方面的进化研究。称为
, A5 Q( Q) w( Z1 d进化发育生物学的一个全新领域已经出现，在这个科学分支里，科学家研究历史
2 F0 ?& Z: K5 o- n+ A) \1 v进程里的遗传变化如何影响生物的形态和功能。生物进化的研究是人类现代科学 3 f3 q( X# f; A5 {: z
史上最为活跃，影响深远的努力之一。
: ^* z- ~/ S" W, ~2 }* e* {1 Z* i: w( `8 F# t X( o" @; O
围绕着进化论的公众争端也发生了变化。在1980年代，许多反对在公立学校
% X2 o2 b# p, b: ?4 ^2 {" y% n讲授进化论的人支持这样的立法，即要求生物学教师在课堂里讨论“科学神创
3 J( n+ s. O1 ]9 p, d- Q* q2 w: V6 l论”。这种论调主张，化石记录和行星的地质学特征与地球及其生物只是在几千
- p3 Z& m& A" L6 [" D: c% v年以前创造出来的信仰不相矛盾。主要的法庭案例——包括1987年最高法院的案
7 c3 T! ~! C0 _& M9 C) G+ l例——裁决，“特创科学”是宗教信仰，而不是科学研究的产物，不能在公立学 # d4 |% H1 t3 W; L
校里讲授，因为如果这样做的话，便把特殊的宗教观点强加在所有学生的头上了。
8 p) H+ q0 ]' w# H9 O3 ?5 r/ D( n* t, b7 P2 b; I
自那以后，进化论的反对者另辟蹊径。有些人拥戴称为“智能设计”的观点，
% b2 d. P* c0 A7 ?* [这是一种新的神创论，主张生物结构过于复杂，不可能由自然机理进化产生。
x: q# S4 c7 B! d8 ~2005年，宾西法尼亚州多佛（Dover）的重要法庭案例判决，在课堂里讲授智能
! c: ] Z- V9 R; M1 S$ ]0 [设计论违宪，原因与以前一样，它是基于宗教信仰而非科学。 # n( I2 a4 ^" L) s# d; S
2 g L* y, a+ a' t; ^- e$ i
另一些人争辩说， 科学教师应该教给学生围绕进化论的各种“争端”。但
( M9 f; z9 w# H, @: Z7 V) Q在科学界，关于进化是否发生没有任何争议。刚好相反，支持“变异的遗传”
: B: L+ G" f K( s3 Y（达尔文语）的证据汹涌澎湃，无可阻挡。自达尔文以后的一个半世纪以来，科 & G4 ]6 G( f) I
学家关于生物变异、遗传和自然选择的内在机理发现了许多精致的细节，并且证 - {+ p! j- y9 }3 i5 n# O/ n
明这些机理如何在时间的长河中导致生物变化。由于不可胜数的证据，科学家认
, S7 T# ?/ m% n9 ^$ ~1 J为进化的发生是具有最坚实基础的科学事实。生物学家也十分确信进化如何发生 " Q5 P4 ~2 E! _
的机理。 4 O! [2 ~1 |5 i. Z g% Q
9 d/ s% l/ J! G d' z 这个出版物主要包括三个章节。第1章简要描述进化过程、科学的本质、以 ) d2 s0 x( S! }. W$ n
及科学与宗教的区别。第2章更加详细地考查了许多不同的支持进化论的科学证
- `+ b* ~; T% `7 a据，包括从各种不同领域得来的证据，例如天文学、古生物学、比较解剖学、分
: S" ] B- w1 ?子生物学、遗传学和人类学等。第3章考查了好几种神创论者的观点，包括智能
$ D$ q! M8 m% a& U4 p/ u" G: h设计论，讨论了反对在公立学校的课堂里讲授神创论观点的科学及法律原因。我
' f: ]; H6 n7 S A0 Y! T% s们选择了一些常见问题附在书后。“进一步阅读材料”包括本书的参考文献，及
4 L1 F0 j, A- L& E4 ?$ |其它关于进化、科学的本质和宗教的出版物。 - }$ N" Q# y- r& L) ?' q, g/ |
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正如《科学、进化及神创论》所清楚阐述的那样，进化证据与宗教信仰完全
2 R* c5 \7 ?- z9 F: W兼容。科学和宗教以完全不同的方式认知世界。毫无必要地把它们置于对立的两
$ D5 S+ M* |8 t/ _% Z/ g) v" ^面，只会是两败俱伤，有损于人类更加美好的未来。 ) [ Q+ y: a! h* W4 U& @0 s' [7 v0 b
4 _$ V3 y+ q1 V! R
Ralph J. Cicerone , @5 K" J6 H5 k% m4 G! J K
美国科学院院长 1 j4 L8 s) J+ _3 Q! Q& ~
Harvey V. Fineberg ! b- R% E( j. u/ k: }5 b
美国医学科学院院长 ( X3 w% W0 V& q& t0 l% |' \
Francisco J. Ayala
+ {) _ K# p% o) ?, o( K 编撰委员会主席( D1 ^( K6 [# U7 E1 Z$ ]/ Z* P
<第1章 进化及科学的本质>
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- h8 E- s7 D0 B2 C# E
) A: b- d2 k* V0 {% j1 M 1、支持生物进化的科学证据继续快速增长
) _& p) m1 a! n6 C8 @! m' @: Y6 K, d! L
一个半世纪以来，科学家一直在不断地搜集证据，以加深和拓宽我们对生物 $ M% y w7 S9 u1 D, g ^* c: Y( D
进化的事实和过程的了解。研究的方面不仅包括进化是怎么样发生的，还包括进 ) _% H1 B+ X* b
化仍然在怎样进行着。
1 G' [0 I2 a0 w- J2 M. }) }3 `. l9 @ K: [# m& E
2004年，一组研究人员做出重大发现。在加拿大北部的海岛上，他们发现一 8 ?# m- S- H( p- Z
个四英尺长的动物化石，这个化石所具有的生物学特征介于鱼类和四足动物之间。 ) J, C6 ]; i) s3 l$ V: c9 [
像我们所熟知的鱼一样，它拥有鳃、鳞、和鳍，它生命中的大部分时光也许是在 4 [2 j4 U% |4 J7 n
水里度过的。但它还有肺、灵活扭动的脖子、以及可以在浅水滩或陆地上支持身 7 _+ k/ K/ r( D
体的强硬的鳍骨骼。
# d6 s6 _; t f% \- ]% y2 H% @* V# k$ }
迄今为止的植物及动物化石的科学研究，已经就这种动物的生存环境积累了
# `6 m, U( O! c/ s4 u6 j大量的证据。大约3亿7千5百万年以前，今天位于加拿大努那福特（Nunavut）地
( S7 f& j" c) c* a区的埃尔斯米尔岛（Ellesmere），属于一片潺潺溪流纵横蜿蜒的广袤平原。水
( y9 ]* y# E: `* U K3 ]域的岸上生长着树、蕨类、及其它古代植物，从而为细菌、真菌、以及依赖腐败 3 F+ F& x8 W/ t# U
植被为生的简单动物创造了良好的生长环境。那时，陆地上还没有大型动物，但 & G1 ?" _6 H4 ?/ w2 m, A
海洋里拥有各种各样的鱼，有些鱼种以生长在淡水浅滩及沼泽里的动植物为生。
) X8 u, s L3 m
& l1 v1 X1 L) `7 l6 D. F* V 古生物学家曾经发现过这种浅水鱼类的化石。它们的鳍骨比其它的鱼种更为
( B& o! [* H+ {结实，也更为复杂。这样的骨骼也许有助于他们穿越被植物阻塞的通道，而且，
! X8 {) p0 n4 D, F+ Z3 ?$ C他们除了鳃以外，还有简单的肺。古生物学家还在较为年轻的沉积层里发现类似 # p6 g" t5 T. M& E
鱼的动物化石，这种动物的部分时光也许是在陆地上度过的。它们被称为早期的
6 s8 R6 x$ k0 ?四足动物，他们的前后鳍都有所变化，类似于原初的四肢，他们还具有其它有助 ' F7 p- J1 |9 c
于离开水域而生存的特征。但是，古生物学家还没有发现过浅水鱼和有肢动物之 ! f6 ^+ j" @+ Z& b( `; u8 ]: r% O0 V; l
间的过渡动物化石。
. `( G' _$ ~* Q5 ]' x- g
( t* D- X7 f8 K2 I8 Z 发现这个新化石的研究小组由一本教科书得知，加拿大北部有大约3亿7千5 ; K) ~; j; o/ e Q, k! J
百万年以前积淀的沉积岩，这正是进化生物学预测浅水鱼向陆地过渡的时段。因 " {& N5 ]6 {7 ?, w! B! V$ X& e
此，这个小组决定将研究重点放在加拿大北部。为了到达研究地点，研究人员必 / ?- ^! x3 S/ R' L3 Z
须乘坐几个小时的飞机和直升机，而且，他们每年只能在降雪前的夏天工作两个 1 ?6 }& Z" V/ u2 n4 ~* h8 h
来月。在野外工作的第四个夏天，他们终于找到了预想中的化石。在一个山坡上
& }& v- I1 G* N: I$ B: v* s: R露出地面的岩层中，他们发掘出了被命名为“Tiktaalik”的动物化石。这是用
4 I% @0 `! I3 X! _- b2 l) H& v加拿大北部因纽特人的语言命名的，意思是“大淡水鱼”。“大淡水鱼”仍然拥
3 E [2 z+ A2 n, O" @2 B有许多鱼的特征，但它也具有早期四足动物的典型特征。更加重要的是，它的鳍
0 T# l& M3 O3 R% C# d骨骼的构造类似于有肢动物的肢体，可以用来移动和支撑身体。 ( c' y& K+ J- O# M( ]8 [
6 r$ p B& Q, w9 x( _3 a6 p& K- d 一个多世纪以来的进化生物学的研究成果预测，两栖类、爬行类、恐龙、鸟 ! D, @. Z$ Z! P8 k
类、以及哺乳类动物的祖先，是大约3亿7千5百万年以前由海洋登陆的早期物种
5 `, T3 ]; c9 v7 U之一。“大淡水鱼”的发现为这一预测提供了强有力的支持。确实，我们自己手
( i1 ]4 T$ I8 S, m5 D! D" S# U臂和腿的主要骨骼的整体构造与“大淡水鱼”的类似。 8 b s0 J: S6 _! |4 |: I. z, \7 m
% `) D6 o) k) d5 i' n; a
“大淡水鱼”的发现，对于证实进化论的的预测当然非常重要，但它只不过 3 Z8 f! ~& {% n
是每年众多发现中的一个例子罢了。这些发现不断地加深和拓宽我们对生物进化 / A$ B: q/ k% _, V- H$ N
论的科学理解。这些发现不仅来自古生物学的研究，他们还来自物理、化学、天
0 N3 b7 \* a4 _文学、以及生物学各个分支的研究。支持进化论的观察和实验结果汗牛充栋，绝 1 |1 a( b& D8 u* P2 Y$ ~8 ~
大多数的科学家对于进化是否发生过，或是否仍然在进行之中不再质疑，而只是
D& u$ Q% O5 m/ I9 M- X, E/ a+ R5 Q积极投身于进化过程的研究工作中。科学家们坚信，新的证据将像过去的150年 , ?7 K! y9 }- ^
来一样，一如既往的支持进化论的基本构想。 9 l2 @9 U. Z: J
+ @0 @) a$ l) R6 n7 G+ Q' n, F
2、生物进化论是现代生物学的中心原则
# u4 M4 G8 a; ~: c$ `6 [0 ?: n& y& r. [7 t/ p) b3 z4 E5 c
生物进化论的研究改变了我们对地球上生命的理解。地球上为什么有如此之 : z4 O1 b6 c% e* a4 n9 V5 E U
多不同的生物？地球上所有的生物如何构成一个完整的进化体系？进化论为我们 * ?, ]. C& t8 R6 [$ ]5 r
提供了科学的解释。它告诉我们，为什么有些外貌迥然的生物实际上有亲缘关系，, t5 ^) ]- B8 M2 C5 D# b
而有些外貌相似的生物却在进化树上遥遥相望。它为我们解释，人类是怎样在地
: `# _9 d4 N1 H# v球上出现的，我们作为人种与其它哪些生物在进化上密切相连。它为我们揭示， ! q' }8 _9 M% d6 v7 \
不同的人群之间有什么样的关系，我们是如何得到这些不同的特性的。它使我们
$ K+ a' e C# H1 d' B' Y" k能够找到新的有效的途径，保护自己免受进化中的细菌和病毒的不断侵犯。
! [3 L8 s4 } x+ Q0 ~- J% u( {8 G& ? h, o
生物进化是指生物在多世代繁衍中的特性改变。在本世纪初遗传学开始发源
- Y, _$ z- g: g5 c$ v以前，生物学家对于从亲本至后代的特性的遗传原理一无所知。遗传学的研究表
; C1 h+ ~+ g& x) E& r' M明，可遗传的特性来自DNA，而DNA 从一个世代被传递到下一个世代。DNA含有称
! ?. D: E& u2 q4 W2 }7 }为基因的片段，基因指导蛋白质的合成，而蛋白质则为细胞的生长和各种功能所
. H5 D# ~( V2 Y6 }+ N9 l1 [* G需要。基因还负责调节和控制单细胞的卵子发育成多细胞的生物体。因此，DNA
7 o+ b% ~5 N. T8 g1 n负责生物的形体和功能的延绵不绝的永世繁衍。
3 m z2 I; M7 u. ^2 q) G, h& v9 j" ?' S/ e% v |. P
然而，后代并不永远和亲本一模一样。在任何一个物种里——包括人类——
# h/ R- ]. B% H绝大多数生物个体都或多或少有些遗传特性的变异。在采取有性生殖的物种里，
; [; g. c; |% A8 M每个亲本为后代提供一半的遗传信息，在精子细胞和卵子细胞融合后，后代从他 / v" r2 X$ N2 j6 A9 }; ^9 h
的亲本得到完整的遗传信息。两个亲本的DNA在后代的生物体内以新的方式结合
( F* d: V4 S9 q) W z9 E, \在一起。而且，在有性生殖和无性生殖的生物体（如细菌）中，DNA的世代传递
) M% ?6 Q8 i) Q i会引起称为“突变”的变化。
2 P, e5 r C8 {$ U, l% p
# ^" l. [+ x8 X# Q# t! u 当生物体里的DNA发生突变以后，有几种可能的情况。突变可能导致对生物
$ U M# i) z" @- b体有害的特性变化，使得它和种群里的其他个体相比较，生存机会降低，或者产
" {' R, o8 P) F6 r7 N' F% M生后代的机会降低。另一种可能是，突变对个体的生存或生殖没有任何影响。或
) J1 h/ s, ]8 \4 F/ T者，新的突变可能产生一个有益的特性，它使个体能够更好的利用环境资源，从
, C6 z& A* p$ q7 ]. n$ A而提高生存和产生后代的能力。例如，一条鱼的鳍也许会稍有变化，而这种变化 . v: J, }2 R1 [- g
有助于它更容易通过浅水滩（就像“大淡水鱼”的祖先一样）；一只昆虫也许会
! S8 X; t8 l6 y; Q1 H; R获得不同于其他个体的颜色，使其更难于被捕食它的动物发现；或者一只苍蝇的
+ Q# ~/ G l6 r! v' w; Y$ D3 n翅膀样式或求偶行为与众不同，使得它能够更加成功地吸引配偶。 0 i/ ]" r/ m3 X& U# k
! i7 ]) O' a W4 G, w 如果突变提高个体的存活率，那么，这个个体有可能比群体内的其他个体产
% k& L* \8 s, \/ i$ R) n$ Z# C生更多的后代。如果其后代继承了该突变，那么，具有有益特性的个体数量将一 . u/ R1 _6 @! Q, O0 R8 P
代代地递增下去。这样，在时间的长河中，这个有益特性——以及决定此有益特
+ w' {5 S( s: h性的遗传物质DNA——将在这个生物种群里日益繁荣。与此相反，拥有不利甚或 7 R* P U* N! J: T' a& m
有害突变的个体不大可能把它们的DNA传递给未来的世代，而由此突变导致的特
( N5 R( f% j B9 D性将趋于日益稀少，或最终从种群里消亡。简而言之，进化是指在连续繁衍的世
) L+ D' r1 |: V! t- q+ a4 w, a代里，由个体组成的种群里的可遗传特性的变化。进化是指种群的进化，单独的
2 O8 v" S) ?% J, Q- S个体是不能进化的。
7 v: [4 \5 x; d- @: X7 g* G5 ^7 s6 O, U2 `
具有有益特性的个体的繁殖优势被称为“自然选择”，因为大自然“选择” c6 W5 h( L" V; Y! V( }6 ~
提高个体生存繁殖能力的特性。如果个体的突变特性降低它的生存繁殖能力，自 7 }0 U" M) O" f+ r1 F& l
然选择还会降低此特性在种群里的分布。人工选择的过程与此相似，但这个过程
- J. K F5 b, Y% s! n+ K# C# a里的选择主体是人，而不是自然环境。人设法使动物或植物与理想的特性交配，
6 D1 Y! s1 X! R% `. l4 O% Q并加以选择。由于人工选择，我们才有了今天的各种家养动物，例如不同品种的
2 l8 q' a4 H0 [1 e8 g4 ~: V" q+ v6 N狗、猫和马等，以及植物，例如玫瑰花、郁金香、玉米等。 # H/ A% q9 i& i" K6 ]
% @& f8 f; {0 z2 E i. }7 d
3、进化在生物种群里导致无分巨细的变化
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进化生物学家在物种以内和物种之间都发现某些结构、生化过程和途径、以 * K8 @# d( y$ W3 A. q: M/ V
及行为具有高度的稳定性。有些物种在数百万年的时间里，身体结构很少发生明 X; p ?# x5 Y7 q7 l
显的变化。在DNA分子水平上，有些控制对于细胞功能至关重要的生化反应的基
) n" b& |# z0 l8 i; }: g: U因，在即使关系遥远的物种之间都很少变化。
- t: `$ b' V* ?% X: e7 F% _0 a% l3 G, r: V3 F' h
然而，在不同的时间坐标上，自然选择也能够产生迥然相异的进化效果。在
! v; o* S5 A9 U. v( ?& I仅仅几个世代的区间以内（或者，根据某些文献的记载，甚至在一个世代以内）， 8 Z- f y" i* R" N: u2 F
进化在个体内产生小规模的微进化改变。例如，许多致病细菌进化出更好的抵抗 3 \" @8 b2 a2 j+ x
抗生素的能力。如果一个细菌的遗传变异提高它忍受抗生素的能力，这个细菌将 # l, L# z, {/ @3 m" O5 P, U4 k
得以生存，并产生更多的自身拷贝，而其它无抵抗能力的细菌则被抗生素杀死。 2 G. a; s/ x( h3 {; c
当导致肺结核、脑膜炎、葡萄球菌感染、性传播疾病以及其它疾病的细菌对日益 2 ^" |4 C0 s: R: q6 g' u/ l# _' l2 y
增多的抗生素产生抗性时，我们则面临着严峻的挑战。 ! h9 O" J1 W. y s- v( Q8 C
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微进化的另一个例子来自生活在特立尼达岛上Aripo河中的虹鳉（一种色彩 6 T# f0 T6 o. d W
艳丽的胎生小鱼）。生活在河流里的虹鳉无分大小年龄都被大个头的鱼捕食，而
: R* r2 R3 R2 W/ M" B3 a生活在河流上游小溪里的虹鳉只是小个头鱼的捕食对象，小个头捕食者当然只能 * H$ J4 s/ p! T
吞食年幼的小虹鳉。河里的虹鳉成熟更快，个头更小，比溪里的虹鳉产生更多的 ' w0 \0 |- q B; D3 Z/ I
小个体后代，因为具有这种特性的虹鳉比大个头虹鳉更易于躲避捕食者。当把河 " n9 B: K* |+ {
里的虹鳉置于原本没有虹鳉种群存在的小溪以后，它们在大约20代以后就进化出 5 L1 _7 y- j- S4 c( F4 o( ?$ H
了溪里虹鳉的特性。
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4、需要多长的时间产生1000个世代？每100万年可能产生多少代？
* I w9 o+ X1 b/ [8 v) ~
* I5 W6 D$ Y1 M) f0 b, C 1代 1000代 每100万年总代数
6 n' y* w0 \0 C1 Y+ q% e+ \ 细菌 1小时到1天 1000小时（42天）到2.7年 87亿到3亿7千零40万
: P( f, i( D6 | 宠物：狗/猫 2年 2000年 50万 ! [' N( L+ F2 j( Z' T/ g- H' C6 l
人 22年 22000年 45000 1 I7 Z1 T2 U$ k& H" R$ j
+ N7 }# D V6 U; k4 o" B
7 c- P! y& L! M0 U% }
遗传变化在进化过程中的长期累积能够产生新型的生物体，包括新的物种。 / g) m: `" c/ X, S' ?
当物种以内的亚群长时期地进行亚群内交配时，通常就会形成新的物种。比如说，
, o7 p" Q& A( F q9 k* j物种以内的某个亚群由于地理分隔而与该物种的其他群体分开，或者，某个亚群 " R2 u/ M3 [& D4 \$ _( D& e
采用与种内其他个体不同的方式利用资源。当亚群内的个体相互交配时，与种内
- l! E0 H6 A( \- ^/ {8 T其余个体相比较不同的遗传特性就得以积累起来。如果这种生殖分离长期持续下
+ C% W7 Z( }! T: r: Z. \1 j去，该亚群内的个体可能不会对原初种群个体的求偶行为或其它信号做出反应。
9 W& m1 Y, Q8 S& X最后，遗传差异积累到一定程度后，不同亚群之间的个体即使进行交配，也无法
" \4 R* J/ I) D9 R' K' d8 E- Q4 V产生可存活的后代。通过这种方式，现存物种能够持续不断的“萌生”新的物种。 , [) y3 g' d1 G
, |- s% _. W0 s3 H" k9 ~
在悠悠的进化长河中，新物种的不断形成能够产生与它们的祖先迥然相异的 3 I( Z2 K8 l4 v# a G0 y
生物体。虽然，每一个新物种都与产生它们的物种相似，但延绵不断的新物种的
+ O" v4 }4 F% ^+ A形成将使它们与祖先的差异越来越大。当新的进化变异使得一个群体有能力占领 L, A, Z4 r6 k7 K m) D
新的栖息地，或者以新的方式利用现有的资源时，这种与祖先的趋异性将会变得
# x* i9 j9 ]8 i: z5 c4 Z异常剧烈。 1 |( `# K% N" W
8 l* g$ x, C' ^5 C. u
现在，让我们来看一下有肢动物登陆以后四足动物继续进化的例子吧。当新 9 ~+ @ S D' e2 [' C6 M
的植物种进化出来并覆盖地表以后，具有能够利用这种新的生存环境的特性的四 - ~. [, y/ K3 p/ D, W
足动物随之进化产生。早期的四足动物是两栖类，它们在陆地上度过部分时光， + d b0 a1 g. X
但它们仍然在水里或潮湿的环境里产卵。大约3亿4千万年以前具有羊膜的卵进化
' J9 }( Q# C. c i G# `9 n4 S产生，其结构具有坚硬的外壳以及附加的隔膜，使得胚胎能够在干燥的环境下生
( h7 h8 v. g+ P) ]2 ?存。这是爬行类动物进化史上的关键步骤之一。
! t9 w# ^8 Q8 I# n# y, o& y+ x! ^$ a6 e/ \) W2 A
早期的爬行类分裂成好几个主要的谱系。一个谱系产生爬行动物，包括恐龙， 6 }, \ o* j4 |2 f% l
还产生鸟类。另一个谱系产生哺乳动物，那大约是在2 亿到2亿5千万年以前。 , B; L4 \+ p" h
( {0 X6 Z4 U! R! X 从爬行类到哺乳动物的进化过渡在化石记录中有非常详细地记载。根据进化 7 d/ A8 X# l0 y; p1 t% ^
过程而排列起来的化石形体拥有逐渐增大的大脑，更加特异化的感官，下巴和牙
8 n0 u' j9 K7 r, {! @8 V6 S k% y齿适于更加有效地摄食和咀嚼，四肢逐步地由身体的侧面移向下面，雌性生殖器 + ] g# q: }! v( F# M8 Y8 N4 h7 X
官能够越来越好地支持胎儿的体内发育和营养。哺乳动物中许多生物学上的新颖 % f4 S& Q' N1 r% \( C. y. M: I# {
性恐怕都与热血的进化有关，与冷血的爬行类祖先相比较，这个特性使得哺乳动
2 a/ k5 Y$ @7 [+ h3 B% v物能够在更大的温度范围内更为积极地活动。 . ^, s7 M9 _; c) n9 g8 O' y( M! I
, D+ P: B: {# u
然后，在6千万至8千万年以前，一群称为灵长类的哺乳动物首次出现在化石 $ }, y% ^; s0 ?( p$ N/ v! g; o* `, I
记录中。这些哺乳动物的手脚有抓物的能力，眼睛正对前方，大脑更为发达复杂。 ( X4 U& o0 @( Z
这就是进化出古代和现代人类的谱系。 & @5 q7 v5 O- q- U6 B
5、科学家根据经验证据解释自然现象 2 C B9 h5 u. i7 H' d; P
/ E: Z% @, D2 ^$ i 过去两个世纪以来，对进化论日渐加深的理解为科学的工作方式提供了无以
8 b; Y, s6 C( E5 |$ |1 e m比拟的实例。科学知识和理解的积累来自于观察和解释的相互作用。科学家通过
/ i4 q- X! b4 g6 v观察自然世界和实验活动来积累信息。然后，根据实验和其它观察所得到的数据，
+ v+ b+ _% G( l m他们对所研究的系统做出解释，指出该系统在一般情况下是如何工作的。他们在 / L" X1 i" c% k5 a/ t
不同的条件下做进一步的观察和实验，对他们的解释加以验证。其他科学家对该
& c/ n1 i+ F3 H0 a" \5 E观察结果加以独立的证实，并进行进一步的研究，结果可能产生更加复杂的解释，
8 ?3 k1 s9 M `: ]; `" O6 p+ P并对未来的观察和实验做出预测。通过这种途径，科学家对于自然界的特殊现象 & C r6 d& Y- c2 n, a9 R V$ a
不断地达到更加精确，更加全面的解释。
& Y: x( H3 u$ \9 h! m4 ?5 Z5 ^! z% a4 h- r* {
在科学的领域里，任何解释都必须基于自然发生的现象。自然动因原则上是
% |$ c" i6 i0 o可重复的，因此，能够由其他人加以独立的验证。如果解释是基于某种自然现象 $ H3 a! ] J' u2 X5 x5 e1 | b+ O
以外的主观意志，科学家既无法证实这种解释，也没有反驳的基础。任何科学的 & m; Z; p/ H* w) Z5 t
解释必须是可检验的，那就是说，必须能够找到可能的观察结果支持它，同时， 5 ?2 [- g0 } W# ?" t! P
还必须能够找到可能的观察结果来反驳它。一项解释的提出必须能够据此找到潜
6 `( E6 m% m1 C! g在的反驳它的观察证据，不然的话，这项解释无法进行科学的检验。 1 K& e' H3 X2 r
# Q' B2 ^2 { v7 g9 x* }# x0 U1 m 由于观察和解释相互依赖，共同成长，因此，科学是一项积累性的活动。可
) j3 l& h% |2 o" J$ s重复的观察和实验产生的解释，日益精确和全面地描述自然现象，而这些解释又 , X$ C3 f8 {# W( F6 f, U9 y
反过来建议新的观察和实验，其结果可以用来进一步验证和扩充解释。这样，由
/ y% r, v. ?3 Z A, w于下一代科学家通常利用新技术，对他们前辈的工作结果加以修正、改进、和扩 * m1 G( | ?/ O( V! A( L0 ], w
展，科学的解释随着时间的推移而日益复杂精确，涉及面也日益宽广。 0 B3 K6 x4 C4 @- I" X
9 Z. U% G+ L/ S' f3 o8 J2 P
在科学的领域里，我们不可能绝对肯定地证明某种解释是完美无缺、无须修 9 k$ f; n/ C5 o5 H$ ~, {# o2 Y
正了。有些科学家提出的解释，后来被进一步的观察或实验证明是错误的。新的 : P4 o; B6 V/ K ~
科学仪器可能提供更为精确的观察数据，以证明现有的解释是不充分的。新的概
* y/ Z) G7 H$ t1 k& v念导致的解释可能指出旧有的解释并不完全或者有所缺陷。我们过去所接受的许
% Y+ G- Y) s4 ]% ]2 [5 h1 j; s; F多科学的概念，现在发现不是十分精确，或者只适用于有限的领域。 3 J0 b' _0 ~1 F
( g4 H: i& m6 H% X9 N4 k/ k- ^7 Y/ [+ h 尽管如此，许多科学的解释已经被相当彻底地检验过了，新的观察结果或新
! N4 x& i4 v- M5 ~2 D; X+ v的实验分析不大可能对它们做出重大改变。科学家们已经广为接受这些解释，认 1 f3 \/ b5 R& T3 Q2 R4 b M" s- L8 r
为它们实事求是地说明了自然世界。物质的原子结构、以基因为基础的遗传、血 ( n! x, n: G# t3 Q
液循环、行星运动的引力作用、通过自然选择的生物进化过程只是浩如烟海的科
# _9 q; {5 f5 B学解释中的少数几例，所有这些科学解释早就以无可抵抗、无可辩驳的力量所证
3 o N) Z; A0 i- @* i1 C实了。
9 i. }( Q5 [+ x m0 S( f% q4 e: w E' x8 c% H
科学并不是唯一的认知和理解的方式。但科学的认知方式不同于其它的方式 5 U7 O- i4 } I- O; W. k
在于，它依赖于经验证据以及可检验的解释。由于生物进化论所解释的自然现象 ; s1 d+ D8 H" H2 u
也是宗教界所关注的中心，包括生物多样性的起源，尤其是人类的起源，因此，
: v$ K1 E: H/ B* K自从查尔斯?达尔文和阿尔弗雷德?罗素?华莱士在1858年首次清楚的表述以后， & ]$ n. a0 l7 ?% N, u$ W
进化论一直是人类社会争议的中心。
/ }; a ?- X# E8 J3 t+ K( _
- e; I3 G! G" B3 {) { 6、进化证据与宗教信仰并行不悖 5 l8 a0 ~4 n7 {, u; f
. V: K' g6 R' m. K 今天，众多的宗教派别承认生物进化在地球数十亿年的历史进程中，产生了
/ t j I4 [' _" Y& E& g我们所熟知的生物多样性。许多宗教团体还发表声明，指出进化论与他们所信仰
+ a) w- |7 j1 g7 e的教义并行不悖。科学家和神学家都挥笔行文，动情地阐述过他们对宇宙史、对
% g7 S, f6 f8 {) n s地球上的生命史的敬畏和惊叹，指出他们不认为对于上帝的信仰和进化的证据之
+ v' Q7 b& |8 J g! K/ M9 A6 N& z间有任何冲突。那些拒绝接受进化论的宗教派别，通常倾向于对宗教教义的文字
7 \2 T, P8 E# s) h3 s作严格的字面上的解释。 + G& [7 C. x% o
% X' u" ^. ~! P# }% D* ^
科学和宗教基于人类经历的不同方面。在科学领域里，解释必须以观察自然 ' `! O, f1 G% j9 A. I7 `( H, p6 E
世界得到的证据为基础。如果科学的观察和实验与现存的解释相冲突，那么，该
9 a$ a d& t9 L. f# e# \+ v解释最终必须加以修正，甚至完全放弃。与此相反，宗教信仰并不仅仅以经验的
" e( w4 z1 U& t* S6 ?) E证据为后盾，也不一定会由于相悖的证据而改变，而且通常涉及超自然的力量或 % t! z7 x+ C5 L$ Y1 D5 ]
实体。由于超自然的实体不属于自然世界，科学无法对其进行研究。从这个意义
5 ~# d9 |; q3 f上来说，科学与宗教是平行的，他们以不同的方式关注人类对于外部世界的认知。 * c" x7 M* P' h$ [ c
把科学与宗教置于相互冲突的困境中，并因此导致激烈的论战实在是风马牛不相
( |3 E; A( ~# t及。 5 r: O4 O8 [/ V; H4 X+ |8 l
) C. r. _9 \, z% z5 O9 T" Y( i 7、宗教社团言论摘录 # A4 R( r- R) D+ q& B9 b
, l( k5 ]5 Y" A+ R
许多宗教派别和宗教领袖个人发表声明，承认进化的发生，并且指出进化和 8 j1 @3 U; V4 T+ f
信仰并不冲突。
6 X; d5 y- @" m& I4 u2 h! B& L7 K
“在有关人类起源的进化论与上帝乃造物主的教条之间没有矛盾。”——基 $ {) G; N( }! Y1 N9 I
督教长老会
- @, e8 i7 Q k7 v! @5 u
+ q$ N3 e8 K+ A “学生对进化论的无知将严重危害他们对世界和自然法则的理解，用‘科学 $ X- g: y! i; _& B# j
的’面目给他们介绍其他学说将使他们对科学的方法和标准产生错误的概念。”
) ~: A# Q$ b# C4 z9 ^——美国犹太教教士中心协会 / w9 p' R6 [' }2 Z5 ~9 y
$ w: k9 y% t8 a" [7 c: H2 _8 V
“在他的教皇通谕《Humani Generis》（1950）中， 我的前任庇护十二世
) `( B* v* ?( ~5 H2 ^已经肯定，只要我们不丧失某种固定的信念，在进化论和有关人类及其使命的信 , W- @" X) v5 a" J* f* q- r; t; V7 A
仰教条之间没有冲突……今天，在该通谕发表半个多世纪以后，有些新的发现引
# j% O2 k8 P7 y5 u导我们承认进化不仅仅是假说。实际上，在不同的科学领域一系列的发现之后，
4 r* o8 h8 w) Z: i- n3 `这个理论不可思议地对研究人员的心灵产生愈来愈大的影响。这些独立研究的结
- y/ S) b2 y, A, I果综合起来——既不是预先计划，也不是有意为之——构建了对该理论极为有益
; }+ y' ]2 H! h. k6 U的重要论点。”——教皇保罗二世，给教皇科学院的信，1996年10月22日。
7 d" Z! q' n, F7 _
% Y6 O& l$ E3 d0 m3 P1 e Q2 t “我们，下面签名的，来自许多不同传统的基督教牧师相信，《圣经》的永
( T$ {4 Q' W0 K, T( L; M) j恒的真理与现代科学的发现可以和睦地共处。我们相信进化论是科学的基本事实，
v" e* a/ l6 `# I; z( Q$ K" q它经受住了严格的检验，人类许多丰富的知识和成就都建筑在这个理论之上。拒 ' R4 J8 o' j1 @3 V8 P& N- `3 t
绝这个事实，或者认为它只不过是‘许多假说中的一种’，是对科学无知的蓄意 3 N! i! e7 R' ]# ?9 y# ^
容忍，而且将把这种无知传递给我们的后代。我们相信，能够进行批判性思维的 % F% U0 |+ w6 ^' \- k/ ?9 f
大脑就是上帝给予我们的珍贵礼物之一，拒绝充分使用这个礼物就是拒绝造物主
* c% \; P+ H, G$ r# ?( ]的意愿……我们敦促学校董事会成员肯定进化论教学是人类知识的重要部分，并
/ k) Q# {0 W0 g1 n6 ~! A" O- e因此维护科学课程的完整性。我们要求，把科学作为科学来对待，把宗教作为宗
& v# @3 {) R8 f- d/ ?教来对待，这是两种不同形式的相互补充的真理。”——“牧师公开信”，由1
@/ r6 Z/ M" G8 J8 v1 C万多名基督教牧师签名。详情参见
; j/ K* M$ U! [+ U* m' s/ shttp://www.butler.edu/clergyproject/clergy_project.htm。 U7 c) ^1 G' \9 F" [
8、科学家言论摘录 % o3 R8 e: X. _2 ? P
^, d8 _# g' `4 A
科学家，像其他职业的人员一样，关于宗教和宇宙超自然力量或实体的作用
5 J- c, q& z4 v+ H# K持有迥然不同的立场。有些人持有称为科学至上主义的观点，这种观点认为，科 7 I! J& G1 ~, G5 |! x
学方法这一样东西就足以揭开宇宙的所有秘密。另一些人持有称为自然神论的观 , r$ O9 p! M, e6 D4 x! G! w+ C
点，这种观点断定，上帝创造所有的事物并启动宇宙的运行，但现在不再积极地
5 m7 C" Z9 O) z5 e; Q7 _4 Y2 a干预自然现象。许多科学家都信仰上帝或者是原动力的提供者，或者是现宇宙的 * O! s4 D; ? K
活跃力量，但他们都动情地撰文描述过信仰。 7 l' w( c. p+ t) f$ a9 U
3 |0 \# U g, h0 H# k “神创论者不可避免地在科学还没有解释，或者他们断言科学无法解释的地
5 g3 m$ a7 n% a6 ^方寻找上帝。大多数信仰宗教的科学家在科学已经理解，已经解释过的地方寻找 $ A$ [' C& C( N. n# B. w) X/ P
上帝。”——肯尼思•米勒，布朗大学生物学教授，《寻找达尔文的上帝：一名 3 A7 S. {4 b3 I4 D/ J9 o
科学家搜寻上帝与宗教之间的通性》一书的作者。引言出自访谈录
* X; Z8 V7 D6 Q! G0 _6 ~/ I+ hhttp://www.actionbioscience.org/evolution/miller.html。
/ F/ s8 R1 e6 S$ [1 m' h
. i' y3 p1 F, f r+ V7 Z9 s “我认为，作为一名严谨的科学家，信仰关注我们每一个人的上帝，这二者 7 C) ~1 W7 k: ^8 y; W M
之间没有矛盾。科学的使命是探索自然。上帝的使命在于精神世界，这是一个无 ) | x+ r0 l# U1 h
法用科学的语言和工具探索的领域。我们必须使用心灵、头脑和灵魂等。”—— " f" n2 u' ^" j3 F; G$ r$ Y n
弗朗西斯•柯林斯，人类基因组计划主任，美国国立卫生研究院人类基因组研究
# e4 D$ ]4 U" u所主任。引言摘自他的书《上帝的语言：一名科学家提供信仰的证据》第6页。
: _$ \! I+ C. N; D- a
O0 A8 h3 K- z “我们关于宇宙的科学知识……为信仰上帝的人们提供一个非凡的机会反思
2 U# s% z! h# P. u' Y$ @# E$ P他们的信仰。”——乔治•科因神父，天主教牧师，梵蒂冈天文台前主任。引言 ' o( p/ k* ?( Q3 C$ e
摘自在棕榈滩大西洋大学（Palm Beach Atlantic University）的谈话，“科学 2 e6 F; w, ? [4 t7 `; P
不需要上帝吗，或者需要？一名天主教科学家看进化论，”2006年1月31日。参
' I6 |( k/ [; T- m- [; K& ~见http://chem.tufts.edu/AnswersInScience/Coyne-Evolution.htm。 4 G' |" A; M/ c) ]4 O& ]+ Y
<第2章 生物进化论的证据>
% O2 ~! [! c, v2 G: V9 v, o2 Q--------------------------
* T0 E0 |; K0 O" L$ s- e9 |6 u/ H2 y& _. Z
1、许多科学分支都为进化论提供佐证 3 Y0 M( F! W: f) ?( s
- A0 a# m2 r- V 各种各样的证据都为科学地了解生物进化论做出了贡献。有些证据早在19世
8 {: F* O& I' t. _$ j纪或以前就为科学家所熟知，例如早就灭绝的动物的化石和物种的地理分布等。
4 z5 n e# @% y% T! b; y另外一些证据直到20世纪和21世纪才可能得到，例如DNA序列的比较。 E4 Q) Y$ f7 S1 ^
6 ^7 I5 y R3 I4 j 进化论的证据不止是来源于生物学，还来源于历史上和现代的其它学科的研 1 R. P( O; o- v$ j4 e( c; A) Z
究，比如说人类学、天体物理学、化学、地质学、物理学、数学、以及其它的科
- ? C% C* d O学分支，包括行为和社会科学等。天体物理学和地质学已经证明，地球的年龄足 . s. C3 G v% J0 L0 l5 d6 r$ O0 T
以通过生物进化产生我们今天所见到的物种。物理学和化学测定年代的技术为进
/ L; u: F& c0 s& c! d化历史中的关键事件打上了时间标记。其他物种的研究揭示，物种之间的延续性
! Y; S1 u3 o" R不仅以物质形式体现，行为也同样具有延续性。人类学的研究为人类的起源提供 2 {. e R& P R# f
了新的见解，使我们更好地了解生物学和社会人文因素之间的相互作用，这些人
" A5 ?# j& @8 a) @$ K2 ^& M, [文因素是指人类行为及社会体系的总和。 ' i5 a* M( {; J/ Y1 U" [' J+ K0 |
- e/ C5 y% r1 ]1 } 像所有其他活跃的科学领域一样，许多问题仍然有待于回答。生物学家仍在 + w- A$ C6 _2 l9 ]& C
坚持不竭地继续研究生物之间的进化关系、影响生物形态和功能的遗传变异、生
7 U, W7 B( l w物对于地球物理环境的影响、智能和社会行为的进化、以及其它许多引人入胜的
0 ]+ \6 A, h1 v/ _% ~) z# h% A课题。但在所有这些研究中，他们就发生过并正在继续发生的进化的某些问题寻
2 `5 A$ Y( i. A, }% t* B+ [% e求“如何发生”，而不是“是否发生”的答案。他们通过研究进一步阐明进化过
7 ?) p0 r3 r# i. s0 C程中变化的机理，以及变化的后果。 2 ^. P( S+ a0 j z
3 [# m7 D( l4 M5 D) S3 W
科学家在过去的几个世纪里不辞辛劳地撰写了一部引人注目的鸿篇巨制，生 ! g. o5 v9 q/ g' I, Y% _% k
物进化论就是其中的一部分。这个故事始于宇宙、太阳系、和地球的形成，这些
! E( R2 F8 x/ N- ~# k; i1 N' E+ l! J事件产生了适于生命进化的条件。毋庸讳言，关于这个行星上的生命起源问题仍
: \0 e7 b h) \7 d) H然谜团重重，但毫无疑问，生命的出现启动了生物进化的历程隆隆向前，直至今 ( M8 m) {/ f+ T" ~( g4 F
天。今天，通过研究控制进化变异的遗传过程，科学家们正在向这部鸿篇巨制里 5 B) T" E# D \4 P9 _, I/ A
添加新的篇章。
, ^' {, o* [$ \+ K) l
' n- ~. V5 v8 N' u* J- b& C 宇宙、银河系、太阳系的起源提供了地球上生命进化必需的条件
4 [0 n5 I; Y& F D1 s/ B, `# H8 d) q0 d2 _' I; T# X+ Z* m
地球在宇宙中的位置在20世纪变化不小，和它在16世纪及17世纪所遭遇的命
* v/ `% g1 L# y% d" r运相差无几。那时，哥白尼提出是太阳，而不是地球构成那时候所谓的宇宙中心， 4 k5 L4 e% W, ]: P. y6 ^$ f
并就此引起轩然大波。在1920年代，架设在洛杉矶郊外威尔逊山天文台的一架新
5 C9 g# }4 K( D4 _6 M3 M5 `望远镜发现，那些跨越苍穹的夜空中四处分散的许多微弱的光点，并不是银河系 : O6 v, U# @, l3 H# ?! c
的的星云。它们都代表不同的星系，每一个星系都包括数以十亿计的星球。通过 # r7 n2 Y' t% K) r% A0 @ P0 U+ E
研究这些星球发射的光线，天体物理学家发现另一个令人震惊的结论：这些星系
0 Q2 { G3 \; [. H正在向不同的方向四散后退，也就是说，宇宙正在膨胀。 , l; k7 @. M- _) l) r
; T. V6 x! m* O' @2 n2 u1 p 根据这个观察结果，比利时天文学家、罗马天主教会牧师乔治?勒梅特首先
8 b$ s6 l8 v9 B. n提出假说，宇宙的起源始于“宇宙大爆炸”。根据这个假说，宇宙里所有的能量
$ f# M4 t3 ]$ k* `# f0 `和物质最初是被压缩在一个体积无限小、物质无限密集、温度无限高的物体里，
) ~* \" R# Z% t$ d: k( _这个物体被称为奇异点（singularity），科学家对此所知甚少。然后，宇宙开
7 Q+ H, W! P; p" O- P" }$ K始膨胀。在膨胀的过程中，宇宙逐渐冷却下来，一直冷却到构成今天的物质的基
6 o7 M( }! {- Y, W4 v$ A# L, D2 r本粒子变得稳定。宇宙大爆炸的发生以及自那以后所经历的时间，暗示深层空间 . H+ j) e" Y% @
的物质应该具有一定的温度，以地面为基地的微波射电望远镜证实了这一预测。 9 E) |6 t) d- k6 W
后来在卫星上的观察进一步表明，宇宙微波背景辐射的性质与宇宙大爆炸假说所 4 ~: @2 C. S" F" v5 D
预测的一模一样。 ' N- L' q+ ^0 ^* ]% r) H) B. E
: ?1 g! F+ E# A# y1 H9 U+ K 随着宇宙的膨胀，其中的物质被引力或其它不太清楚的方式集中起来，形成 : Z4 A. }8 ]8 U1 o" b
后来变为星系的巨大结构。在这些结构之内，小得多的物质团块坍缩在一起，形 - l2 p: U( T! h
成气体和尘埃的螺旋星云。当单个星云中心的物质被引力压缩到足够的程度以后，
- H" J" a# Z% I星云中的氢原子开始核聚变形成氦原子，并发射可见光及其它辐射，这就是恒星 ( h9 P* f" J+ s! x7 q" e5 ~
的起源。
: o. n' r; a- @( B( |- ?* y9 F" N9 q' u
天体物理学家还发现有些恒星的中部形成扁平的旋转物质盘。这种圆盘中的
- X: ~* A1 t& w气体和尘埃能够聚集成小颗粒，小颗粒能够形成称为小行星体的更大的结构。计
' \; { u9 V8 Y. f+ v& K; K2 o: N算机模拟表明，小行星体能够聚结在一起形成围绕恒星旋转的行星和其它物体 " @+ G5 r. f0 ?' T+ g
（例如卫星和小行星）。我们自己的太阳系大概就是这样形成的。通过仔细的测 $ A: u! W9 s# z/ C
量，我们还在银河系的其它部分发现围绕恒星运转的大行星。这些结果表明，在 , V8 l! `3 l: P, b! L- V) B
我们的银河系中，数以十亿计的行星围绕着更多的恒星运转。 i* I0 k7 w: ^3 P1 V
7 |8 d% x5 \0 [, c6 `: u" f% `
天体物理学家和地质学家设计了多种方法测量宇宙、银河系、太阳系、以及
7 l" `- d) i2 t我们的地球的年龄。通过测量星系之间的距离和分离速度，天文学家能够计算出
/ Q I* m7 }: |& r' w来宇宙大爆炸是在多久以前发生的。日益精确的测量方法表明，宇宙的年龄大约 . [! \' n, E( L8 ]! B" {
是140亿年。另一种估计宇宙年龄的方法，是测量由大爆炸留下的宇宙微波背景
% L) ?" z) f" x# S辐射，也产生了相似的结果。其它的观察和计算结果表明，我们的星系在大爆炸
7 L, o6 k# z. D5 b! {+ k/ D的几亿年以后就开始形成了，因此，银河系的年龄几乎和宇宙一样的古老。
3 T6 y0 ]' h* T
( I# H; E0 A, Z. P 我们的太阳系于更近的年代在银河系里形成。陨石是形成太阳系的残余物质， + n: k$ l: z5 t% I |% C3 m
测量陨石中的放射性元素表明，我们的行星大约于45到46 亿年以前形成。地球
+ x2 }9 A9 ?" ?6 h; `+ r/ V形成以后受到小行星和彗星的不断撞击，使地球的表面融化。最近的计算表明，
/ R9 V6 |- H: T/ R& F有一个撞击地球的物体像火星一样大，它溅起来的物质在环绕地球的轨道上聚结 9 A8 g- l5 L* x" H2 `( r
形成今天的月球。从月球上带回来的物质中，最古老的岩石经测定年龄为44到45
. H" [# o* d% \$ [亿年。地球上发现的最古老的固体物质是锆石晶体，大约于44亿年以前形成。年 0 P9 _& f" U7 F0 ]/ {+ i
龄为35亿年以上的岩石在地球上的各个大陆均有发现。
/ Y w# [3 g7 |3 N# r. h+ y7 S# G; h* B; O9 s+ e
2、地球形成十亿年以后出现生命
0 B$ d/ W: F$ J6 ]* N7 o4 G2 p: s4 g( l- w! Y4 }' m8 t$ }5 r
最古老的化石证据表明，地球史的绝大多数时段都伴随有生命的存在。澳大
- F* h# w& w" w# x6 _利亚西部的古生物学家发现，称为叠层石的沉积岩层可能是由于34亿年前的细菌 ' C. V! ~9 i7 i( s9 Q7 k4 L2 f# S! }+ o
活动造成的，蓝绿藻的化石已经证明有差不多35亿年的年龄。其它的化学证据提
# ~2 E2 p. [; V示，生命的起源可能更早，大概在地球表面冷却后几亿年就开始了。 6 |; I5 @1 ^" l0 a' \
8 e, g! `! a5 A8 A. P
弄清楚生命如何开始是既令人兴奋，又具有挑战性的科学难题。迄今为止， 5 Z- O( u0 n) h* p* W+ a: I9 i
所发现的最古老的生命形态的化石是35亿年。试图模拟早期生物形成的条件非常 ; Z" t8 p& Z P% ^% E: o
困难，因为我们不十分清楚早期地球上的化学和物理特点。尽管如此，研究人员
B8 A- _, m# [/ t2 A# L, \还是提出了自我复制生物体如何形成并开始进化的假说，而且，他们在实验室里
/ R- Z9 Q8 ?! i }检验了这些假说。虽然没有一个假说得到大家的一致认同，但科学家还是在这些 ; h( _) Y" P6 z7 h) z
基本问题上取得了进展。 6 h+ R2 j1 p: t
. M$ M5 g* p# w3 ?/ g& Q
自从1950年代以来，数以百计的人工实验的证据表明，地球上最简单的化合 0 G6 }0 X* q/ N+ Y
物，包括水和火山喷发的气体，能够通过化学反应形成构建生命的分子材料，包 - M/ H$ \* Z7 J5 c. Z3 @
括聚合形成蛋白质、DNA、以及细胞膜的各种生物分子。来自外层空间的陨石也 $ e7 {% ]; Z; T* Z0 J
含有某些这一类的化学分子，天文学家通过射电望远镜在星际空间也发现许多这
' p9 W2 W4 p" m; I) [3 E+ F1 t Y一类的分子。 " O# u* G5 M+ C! A
& p/ l, n. k; }; H O' H4 q 生命的起源有三个必要条件。首先，许多能够自我复制的化学分子聚集在一 4 W9 l* a# h% n. y6 I7 Z
起。第二，这些分子集合体的复制品必须展示变异，以便有些集合体能够更好的
7 n0 f2 v1 b$ P; n4 j O利用环境资源和抵抗环境压力。第三，这种变异必须能够继承下去，这样的话，
, `1 i- ~& f5 s+ V- L有些变异体在合适的环境条件下将占有数量优势。 0 m4 p+ R, T/ i# M9 [
# F% a( s5 s+ U' o" e. `+ _
迄今为止，我们还不知道哪些分子的组合首先满足这些条件，但通过一种称 * B4 W" Q6 ?2 U/ ]4 e
为RNA分子（核糖核酸）的研究，科学家向我们展示了这一过程可能的工作原理。
$ t( M/ V; ~0 z Y, V研究人员最近发现，有些RNA分子能够极大的促进某些化学反应的速率，包括部
. \; [1 _3 {* \4 ]& S分其它RNA分子的复制。如果一种化学分子，比如说RNA，能够自我复制（也许借 ) d2 F0 }5 ~7 l, {% C
助于其它分子），它就能够形成非常简单的生命基础。如果这种自我复制体被包
( E9 ?) q1 F5 D& J装在化学囊泡或者膜里面，它们则可能形成“原生细胞”，也就是原始细胞的早 % D' P& `7 U' Q+ ?: G7 j5 N* @
期版本。这些分子里发生的结构变化将导致变异，例如，使其在某一特定环境中 5 {. D u5 \3 D
复制速率加快。这样，自然选择就开始工作了，为具有分子结构优势的原生细胞
" c2 k& b; U, Y# W; n8 F+ q& g8 Q创造机会以提高其复杂性。
9 X$ g* B7 G% H" T
+ w. N( j' L% }/ ?* @5 \ 为生命起源构建一个令人信服的假说，我们首先必须回答许多问题。迄今为 8 ~2 f" Y- v2 W* w! b# z
止，研究生命起源的科学家仍然不知道哪一组化学物质是自我复制的先驱。即使 & I' V( [; C! m4 E3 G$ T6 j, B8 q
我们能够在实验室里由简单的化合物创造生命细胞，也无法证明在几十亿年前的
+ Q) m$ Q/ Q: V早期地球上，我们的自然母亲走过了同样的道路。无论如何，像所有其它的自然
* H P2 {+ C* s2 W- n; H现象一样，生命的化学起源的基本原则，及其过程中令人信服的化学细节，都必 / G3 S& h2 O5 ]4 _' a
须通过科学的研究加以阐明。以往的科学史表明，即使貌似坚不可摧的科学难题， . z- ^0 }$ n7 j
比如生命的起源，也可能由于理论的进展、新型仪器的发展、以及新事实的发现
0 r4 y& o* m3 Q+ Q( R! K等而柳暗花明。 6 p7 s( \9 J" f! L
' y% S! X( ^% t" w& L# T6 Z 3、化石记录详细记载了进化过程
/ F6 c' }3 U0 W% B* f9 D+ p" l2 a6 E1 f7 v7 K! L4 T/ t
19世纪初叶，博物学家发现层层叠叠的沉积岩中的化石具有一定的排列顺序。
2 }$ {3 M; @3 r: j& n在沉积岩中，年代更为久远的物质沉积得更深，更接近沉积岩的底部，而更为近 ' o, Y% z; Y* Y* _" T
期的沉积物位于上面一些。当然，这也不是绝对的，更古老的岩石有时位于年轻
1 {" Q0 A* r# S岩石之上，那是由于地壳大规模巨变导致的。 & I8 d8 _& i/ H( e( V# I
' K' ~# l5 v: C 与当代生物密切相似的化石出现于相对年轻的沉积物中，而与当代生物差距
+ _& x8 @( c0 {& m较大的化石位于更古老的沉积物中。根据这些观察，许多博物学家认为生物随着 ) U% l( x4 j4 T8 V
时间而变化，其中包括查尔斯•达尔文的祖父。但是，达尔文和阿尔弗雷德•罗
& h+ ]& }: }* X# H素•华莱士第一个指出自然选择是推动进化的动力，或者被达尔文称之为“变异 ; p' k3 f( \/ u4 m6 R' ~
的遗传”（decent with modification）。 - M2 D% D6 s( \7 L9 O, H
- I$ ?; Z5 }# q5 e# D8 Q# v( s8 [9 ^
达尔文于1859年发表《物种起源》时，古生物学还是一门新兴的科学领域。 : ~$ ?0 \8 Q8 b; u; Y4 `6 P2 R
地质史上许多年代的沉积岩要么是鲜为人知，要么是还没有充分研究。达尔文公
# P. ?7 ^ @% D- c; H2 K开自己的理论以前，花了近20年的时间搜集支持论点的证据，他也仔细考虑了支 , m* I \" Z; u8 A
持论点的证据不充分的问题，比如说那个时代的化石记录不完全，缺少有些主要
8 Q9 F h3 q# m! ?+ _. X9 H. R生物群体之间的过渡化石等。
2 p, Q. F* F9 T% k5 E- `
' ~! H- H. C- b1 s" }) |7 M; u6 f 从那时起的一个半世纪以来，古生物学家发现了很多达尔文时代所未知的过 # E6 X+ _5 k; b' l
渡型生物。在各种各样的考古点，在年龄为5 亿4千万到6亿3千5百万年之间的沉 , E+ d5 Q9 b& Z% K( R% U
积石里发现了软体多细胞生物的痕迹。在更早的沉积物里发现的化石痕迹表明，
% G8 E" d' C" b( I/ Z( F蠕虫样的生物可能早在10亿年以前就存在了。其中有一些生物很可能是单细胞生 9 }' L; g* ^9 ?
物和硬体生物之间的过渡型，前者是地球生命史开始的20亿年或更长的时间里唯 2 B d* w# H1 t
一的居民，而后者从5 亿4千万年以前开始大量出现于化石记录中。而且，在此
; u H9 ^" h; I- @2 o* H期间出现的许多生物都是过渡型生物，它们连接早期的软体生物和某些主要的进
% R% f* J: ^; }# ^化谱系，例如一直繁衍到今天的鱼类、节肢动物、和软体动物等。
. n! e; ]! J3 T! w% e4 R" L
$ R5 i2 W) b0 L- H 正如本书开始时所述，“大淡水鱼”是鱼类和生活在陆地上的早期四足动物 / ~- v" D. B5 B- K1 S3 J9 t
之间的重要过渡型。大约3亿3千万年前的化石记载了早期四足动物至大型两栖类
' J$ H- j, R$ t: U, L# O6 N5 P的进化历程。从2亿3千万年前的岩石中发掘出来的保存完好的骨架显示，恐龙是
e( a3 Y: a' f% `% P$ `8 K; R从爬行类的谱系进化而来。始祖鸟是长期以来众所周知的过渡类型，这是一个年 , ~' e) H- T- A) G9 S) ?
龄为1亿5千5百万年的化石，它具有小型恐龙的骨架，但同时又有羽毛和翅膀。
( I, \) \' ^% l在中国境内发掘出了更多的类鸟化石，年龄大约为1亿1千万年，这些化石的尾巴
1 e. v$ t* E1 c+ X- P$ U更小，并有带爪的肢体。更为晚些的化石记录揭示了很多现代生物的进化轨迹， 7 S/ Y! ^" Q, b( u3 ~% i/ l
例如鲸、象、犰狳、马、和人类等。
, C8 B1 a% \2 z8 d) p) U# C' A; B 4、相同的结构和行为通常由共同的祖先进化而来 ; S( s7 j% Q9 _
# N9 Z3 L: [, ?1 R
今天，生活在地球上的每一个物种都属于自己的进化谱系，也就是说，是由
6 x$ x% ?8 N, M. I$ }* P( [. [原有的物种产生的，而那个原有的物种又是从原有的物种产生的，循环往复，推
, m, F2 w- m) u+ F1 o至远古。对于今天生存的任意两个物种来说，它们的进化谱系都能够回溯到二者 4 @( h2 N$ k7 `/ c, e+ U" G
的交汇之处。在那个交叉点上，就是这两个现代物种的最近的共同祖先物种。 % s+ `7 k* r' `. h
（有时，共同祖先物种又被称为共同祖先，但这个名词有可能意味着一群生物，
( m& }# a6 Y& a: I# t3 j! o2 v; s而不是单一的祖先。）比如说，人类和黑猩猩的共同祖先是生活在大约600至700
9 T, w1 u3 B" J% e* Q0 B# |万年以前的一个物种，而人类和河豚的共同祖先是4亿多年以前生活在海洋里的
9 w. C" f2 [, P. l! D+ Y一种古代鱼。
5 w9 ^1 n8 |( Z$ |( L$ R, N4 ~4 O. Q; p! b5 ~, k- P" O2 F
因此，人类不是黑猩猩或今天生活的任一种猿类的后裔，而是来自一个已经
. s, I1 v1 a2 q% W7 N不再存在的物种。人类也不是今天生活的鱼类的后裔，而是来自于转变为早期四
: ?$ N6 I) t; ?# {足动物的鱼种。
1 G# N4 ^6 d4 R1 c! A. [% K+ E; i2 W
如果两个物种的共同祖先生活在相对较近的地质年代，那么，和具有更为遥
9 m7 z: p6 p$ }远的共同祖先的两个物种比较，它们会有更多的相同的物理特征和社会行为。因
- n# v3 u0 l& e! G% L此，人类和黑猩猩相比较，比和鱼相比较有更多的相似性。不过，所有的生物都 / b0 ]/ T# t/ L: }- b9 H
或多或少地有些共同特性，因为他们在过去的某个时间点上总是具有共同的祖先。 9 M8 `" {* I9 e# H$ ?
比如，根据累积的化石和分子生物学证据，人类、牛、鲸、和蝙蝠等的共同祖先 b! S" k2 I0 a' y) P) i
很可能是生活在大约1亿年以前的小型哺乳动物。该共同祖先的后裔经历了很多 1 s( e% b+ d" q" b' S' m% l
重要的变化，但它们的骨骼仍然非常相似。有一位作者写道，黄牛漫行于陆地，
" Q' q$ O5 H4 Q1 a( Y& v鲸鱼潜游于海洋，蝙蝠翱翔于天空，它们的骨骼构造细节虽然相异，但它们亲如 7 e! }" N" u1 @# L5 S/ {6 Q
一家，骨骼的总体构造何其相似乃尔！ ; \/ l7 v( E3 }! \6 _; V
7 @: ^/ C% y7 a5 b0 M. D, Q
进化生物学家把来自共同祖先的相似结构称为“同源性”。比较解剖学家不 ; E9 W0 o3 D3 X J* H
仅研究骨骼结构的同源性，还研究身体其他部分的同源性，由它们之间的相似程 6 b$ L1 L$ h5 {0 { ?
度决定进化关系。采用同样的方法，其他生物学家研究不同生物之间的不同器官
7 m+ ]; a% k- p: h# w6 a的功能的相似性、胚胎发育的相似性或行为的相似性等等。这些研究结果为进化
" ^" v( P7 _- s0 E" \途径提供了证据，把今天的生物同它们的共同祖先联系起来。然后，通过观察化 ( L9 j6 r6 @$ n: Y9 r8 N% F
石记录，我们则能够检验基于这些证据所提出的假说。
, h9 c3 D2 w4 r# x: p' v8 D$ F4 `# O' R" F9 T0 D; p
有时，不同的进化谱系独立进化出相似的结构，称为“类似”结构，它们看 ; Q- R* h# }- z" B8 r) }
起来像同源性，却是由相同的环境产生，而不是来自共同的祖先。例如，海豚属
; j8 V! |' e: _9 U于水栖哺乳类，它们是在过去5千万年的历史进程中，由陆地哺乳类进化产生的。
3 N* ~: P5 D9 s. J2 G从进化意义上来看，海豚距鱼之遥远与老鼠和人类无异。但它们进化出了流线型 , ~+ H$ Y: k% i m4 J, x: R
的身体，与鱼、鲨鱼、甚至和早已灭绝的称为鱼龙的恐龙的身体极为相似。来自 ! e4 d# j2 W, B0 K& _
很多生物学分支的这类证据使得进化生物学家能够辨别，物理结构和行为的相似 ! [' |9 [$ s: f1 k
性究竟是来自共同的祖先，还是对相似的环境压力独立做出的同样反应。 . F( j. e! j+ `# Q4 G R c2 S
7 O2 b6 j' T; h% J
5、许多植物和动物的地理分布都是进化的结果 4 B# s' m6 F4 K6 D
* V* A8 }; _8 m3 N
地球上生命的多样性令人眼花缭乱。数以百万计的物种生活在地上、地下、 8 a% `* S" i; t4 C+ M, c& U0 Y
和空中，每一个物种都在自己的生态环境或小生境内悠然自得。有些物种，像人
: j5 W$ a9 p6 N, T( u! t& o类、狗、和老鼠等能够在迥然相异的环境中生存。有些生物却是极端地专门化了。 " L" ~" W- Y5 j& ^9 c$ s% C9 y2 _
有一种真菌只能在一种甲虫鞘翅的背面生存，而这个特定的甲虫物种只存在于法
( C+ J9 V7 |. v5 Y5 h# W6 h国南部的某些岩洞里。有一种果蝇幼虫（Drosophila carcinophila）只在一种 / G( @% z' L) a' X$ H
陆地蟹的第三对颚足片下面的特异化的沟槽里发育，而这种蟹只存在于加勒比海
' @- ^% `8 G9 E% j K; G. \岛。
7 g. ]+ l0 X: D0 D- f5 L+ Z/ C. k# N8 y, k6 I: Z0 }9 x
生物进化论的发生不仅能够解释多样性，而且能够说明它的地理分布。比如， : T2 o3 l3 B& ]+ }3 l0 Z4 V4 C+ ?2 `5 N
让我们来考虑一下夏威夷岛上果蝇类的情况吧。属于果蝇属（Drosophila）和与 2 K, }/ n. n+ f% X8 r6 R. ^
其密切有关的花果蝇属（Scaptomyza）的500多个果蝇种都只为夏威夷所特有。
: }0 J! b m" F1 o8 m9 ]7 c" u! N这些夏威夷种占全世界所有果蝇的大约四分之一，比地球上任何一个同样面积的
$ b7 D' u* N$ P. X4 M/ j地方都要多得多。为什么这么多不同种的果蝇独独青睐夏威夷这块宝地呢？6 ~) B" d& H2 I# y
答案就在夏威夷的地质史和生物史之中。夏威夷群岛由海洋中的火山顶部形 ) U! I1 ~' Q% M$ o
成，从来没有与任何大陆相连接过。从地球内部喷出的熔岩使地壳加热，当太平 ! _8 a% b# O7 z, }
洋构造板块移过这个“热点”时则形成群岛。最年轻的岛屿最高，更古老的岛屿 * j( Z; u; t+ `8 B9 S3 p; J/ |3 S
则被逐渐侵蚀掉，最终沉降于水面之下。这个岛屿链中最古老的陆地是库雷环礁 2 n5 D; e- `" Q1 M4 v# b- M
岛（Kure Atoll），大约3千万年以前从太平洋中升起，而最年轻的岛屿夏威夷 9 `; n K# V: j; R
“大岛”只有50万年的历史，并且仍然有大量的火山活动在进行中。 ) z! X) w) a8 C, g" X& O* d" E
2 c. P$ Q8 z1 {5 s 夏威夷群岛原本一片荒凉贫瘠，岛上所有的土生植物和动物——就是那些 & C) Y5 g# I1 h% v
1200年到1600年以前人类上岛之前就存在的物种——都是通过空气或水体从周围 & b& U A Y) h/ P3 e0 J' F
的大陆和遥远的岛屿登岛的生物的后裔。就夏威夷的果蝇类而言，不同来源的证
0 q0 ?. P q* A) o c F据，尤其是来自DNA的证据表明，所有的土生果蝇和花果蝇种都是一个祖先物种
8 c6 T- F* `$ p! ?, T的后裔，该物种几百万年以前就占据了夏威夷群岛。 & _: c* F) d' b! B3 W8 K! u
* y) P& s; f" V: |' Y
这些最初的开拓者所遇到的条件对快速的物种形成极为有利。随着成群的果 ; F: K* b5 r1 y1 W4 ~9 _$ o8 n
蝇占领具有不同的海拔、降水量、土壤和植物等的栖息地，单个的物种不断地作
2 h, N" ~# M K# `* }为母种产生很多的新物种。除此以外，小群的果蝇——有的时候也许就一只受过 ( G8 ?( i. x! X% @# b9 N
精的雌蝇——不断地飞到，或者被携带到其它的岛上，在那儿产生新的物种。许
: P% w8 N' Q2 g3 L9 r多新物种能够在岛上占领的小生境在大陆上早就被其它物种捷足先登了。例如， 9 ]( b. {' p9 W$ l1 u7 J
许多夏威夷果蝇类在地上腐败的树叶上产卵，在大陆，这样的生态环境早就被昆
) S# |& f3 ]( _; S& E- [4 T虫或其它生物占领了，但在夏威夷群岛上，这种小生境几乎完全是虚位以待。
' N# x" D& @" V$ J
- w% h5 N. X: l5 `2 r 生活在北美和南美洲的哺乳动物提供了又一个很好的实例，来说明进化对物
2 k+ ^' h; g& D种分布的影响。在哺乳动物进化的早期，这两块大陆连接在一起形成一个大得多 $ L1 p4 K3 l. q( r
的陆地。大陆的分裂导致北美和南美的分离，在那以后，他们各自的哺乳动物向
# ]6 x8 S; u! j& T5 k不同的方向进化。在南美洲进化的哺乳动物根据化石记录包括现代动物群食蚁类、
0 d9 e/ l1 g+ L树栖类、负鼠类、犰狳类等。在北美洲也进化出许多的物种，其中包括马、蝙蝠、
% k1 O5 ?( R/ L狼、以及剑齿虎（saber-toothed cat）等。在那以后，大约300万年以前，由于 , W8 F: q/ r; ~" F4 P. o& ]( j
地球构造板块的移动，北美和南美大陆又重新连接起来。起源于南美洲的哺乳动
" y' w; a. R3 `# K% l物向北方迁移，比如犰狳类、豪猪类、以及负鼠类等。同时，很多种北美洲的哺 5 b2 A/ U! d% {/ x/ ?. L. M3 F" N
乳动物也最终穿越巴拿马地峡而落户南方，包括鹿、浣熊、美洲狮、熊、和狗等。
! _9 ~. l0 p) X7 E* |3 r
, ^0 [/ S3 q' Q3 ], m 6、分子生物学证实并扩展了由其它证据得到的结论 ( u7 G& j1 D% L( r e! L0 ~9 n# o
" y7 R# v8 Z! P$ }( n# e6 O
尽管对生命的分子基础几乎是一无所知，查尔斯•达尔文及19世纪的其他生 - Y3 [. @' ?( [4 V% x
物学家仍然得出了进化的结论。在那以后，详细考查生物分子结构的能力，为我
$ n' m, v! u8 Q3 h们关于进化的机理和历史进程提供了全新的证据。新的证据完全证实了由化石记 D& W p9 Y- S& ?3 d
录、物种的地理分布、以及其它形式的证据做出的一般结论。除此以外，它还关 U$ n' ~- W! f) N8 \5 `1 D
于物种之间的进化关系和进化机理，提供了丰富的新型证据。 0 O) }9 b* `; i, G
1 f: @, j* H& Y( }
在无性生殖的生物里，DNA直接从母本至后代一代一代地传递下去，而在有
. d {) L. r" z) O$ j性生殖的生物里，DNA的传递通过携带DNA的精子和卵子细胞的融合进行。正如前
1 D3 L: ]) U, \# E5 a, Q0 e7 W9 N所述，DNA的核苷序列在世代的传递过程中会发生突变；如果这些变异产生有利 + A5 c$ f4 V/ @! G
特性，新的DNA序列则有可能在多世代的繁衍中在种群里扩散。对生物特性没有 0 V7 w% b B: X0 d5 k
影响的中性突变，可能通过DNA的世代传递在种群里维持下去。其结果是，DNA保 9 W# ]5 ?$ I, _4 @, ^
留着过去遗传变异的纪录，包括那些决定进化适应性的变异。 1 z- ^' f& @, P- I
) r' S2 _/ z: d2 X9 Y4 F
通过比较两种生物的DNA序列，生物学家能够揭示自它们从共同的祖先分道 + N. g6 J& C) }, H) c
扬镳以来所发生的遗传变异。如果两个物种拥有较为近期的共同祖先，那么，与
" S, R$ \4 M- o8 S; Q) ^两个拥有遥远的共同祖先的物种相比较，它们之间的DNA序列更为相似。例如， 0 v5 A6 Q' l: K
人类的DNA序列在不同的个体和种群之间的差异很小，与黑猩猩DNA序列的平均差 ; H3 `+ M" a0 t+ I( F" W4 j" A$ r. y& q
异也只有几个百分比，表明我们有相对近期的共同祖先。但是，人类DNA序列与
# [ ~5 v8 D$ W1 u" }狒狒、鼠、鸡、河豚DNA序列的差异越来越大，表明我们和这些生物的进化距离 * [: D; o: s) L z1 B
越来越大。比较人类和苍蝇、蠕虫、及植物的DNA序列时发现甚至更大的差别。
* S" \& z. M% V3 ~6 i. _0 t+ O但不管从共同祖先分支以后经历了多长的时间，DNA序列的相似性在所有的物种
( H/ d7 h9 t! [1 I F4 P里都存在。在某些基因里，甚至人类和细菌的DNA序列都具有一定的相似性，这 3 X5 h# _$ C. u0 w2 f+ V: d6 o
些相似性决定了具有相似功能的分子结构。因此，生物进化告诉我们，为什么通
* ]1 C1 E9 Q& x, M9 p) i过其它生物的研究，我们能够了解对于人类生命至关重要的生化过程。实际上，
7 y! T# t% r% Y. U今天大部分的生物医学研究都是基于所有生物的共同属性。
8 ?$ G- O7 ?- F* o0 a( _
; B8 i3 @3 ~8 f 分子生物学的贡献远远不止弄清楚生物之间的进化关系。它还能够揭示在漫 ' w s! ~' ~. x {" u
长的进化历程里，遗传变异如何在生物里产生新的特性。比如说，分子生物学家 " F- l# o& z( g# t& v
一直在研究一种调节蛋白的功能，该蛋白在生物受精卵的发育过程中，能够开启 8 }! E$ d8 s/ Q0 j- B
或关闭细胞里其它基因的表达。这些蛋白质的结构、这些蛋白与DNA结合的区域、
1 b p H) `) k$ K5 v+ |$ `6 X# |- |最近发现甚至小型RNA分子的微小变化，都可能对生物个体的组织和功能发育产
% s6 T8 q) ~7 e生剧烈的影响。这一类的变化可能决定进化历程中某些主要的创新事件的发生，
; J- ]; M8 P! c* p3 _例如早期四足动物鳍到肢体的转变。更加重要的是，非常相似的调节蛋白组在迥 , G- E. i5 L' ~' d k" I0 w2 E
然不同的生物如苍蝇、鼠、和人类里都存在，尽管它们与共同祖先的距离已经是 6 ^! u" D; H& x& E+ F* P
数百万年之遥。DNA的证据向我们提示，控制生命形态的基本机理在多细胞生物 $ R" k& Y' H1 \1 }2 w7 q6 y
的进化之前或之间早已确立，自那以后高度保守，变化甚少。
# j- ?( Y4 }7 w! p! Z
* \ u3 D& [/ M 7、生物进化解释了人类发源的历史
! t% [3 s) T0 l/ I! f+ A7 W) q+ \0 B
本书中已经讨论过的所有证据都指向同样的结论，人类由灵长类祖先进化而 ( L+ L$ }2 L3 T) {; d" Y
来。在19世纪，人类和猿拥有共同的祖先是一个全新的概念，在达尔文时代和以 ( L" P; U, C( V+ t5 i& r
后许多年一直是激烈辩论的主题。但是今天，科学界不再怀疑人类和其它所有灵
" P6 e* U' r7 v; h' z长类之间有密切的进化关系。利用研究其它物种进化时所用过的同样的科学方法
! ? N5 K- H7 k# E和工具，研究人员积累了大量的，并且仍然与日俱增的化石和无可争辩的分子生 7 F) B- s$ V( T, J# I! |8 U
物学证据，它们都清楚地表明，驱动地球上所有其它生命进化的动力，也同样驱 7 R B. @$ [# \4 ^2 B1 G0 l$ _
动着人类特性的生物进化。
( l0 i/ w& X+ N( c$ L& h$ U6 Q' _: T, N+ ~& T# Y" j
根据DNA序列比较的相似程度，人类和黑猩猩的共同祖先生活在大约600至 1 I# X9 S) f, q' @# t7 Q
700万年前的非洲。从这个祖先物种至现代人类的进化树上还有一些分支，代表 ; g; S) [6 a$ `
后来已经灭绝的一些种群或物种。在历史上的不同时期，地球上似乎还生活过好
" Y) E \. \: ~, w: G% N几种类人物种。 ' M. l& Z3 ~4 i ^7 I/ \- Q4 [
5 [/ W+ R i3 U" F9 w+ s
大约410万年以前，非洲出现了一个物种，古生物学家把它命名为南方古猿
5 ?9 Y" t; k% k" n2 B, c属（Australopithecus）。（该属的一个物种首先在非洲南部发现，但在非洲东 ' v9 _5 z+ Q# U9 ^
部也发现了其它化石，包括一个3岁女性几乎完整的骨骼化石。）这个属的成年 , L0 E2 T6 Z+ I- q* t7 l
大脑和现代猿的体积一样（根据头盖骨化石的体积记载），从它的短腿和上肢的 0 P; I) t5 `# ]! T. i" Q
特点看来，它生命中的部分时间似乎喜欢爬树。但南方古猿属也像人类一样直立
8 g' j5 i+ u$ P$ [步行。最早的南方古猿属物种留下的脚印已经被发现，该脚印被凝固的火山灰高 8 m$ K, @6 V2 g# a
度清晰地保留下来。 % P! N5 M2 t+ p" ^
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大约230万年以前，最早的人属物种在非洲进化出来，所有的现代人种都属
$ l! N8 E$ b" D. a3 D0 Y" n" r于这个属。这个最早的种被称为能人（Homo habilis）。根据200万年前的头盖 1 N( F R) F, m+ N. d5 ?( u
骨的测定，它的平均大脑体积比早些的南方古猿属要大大约50%。最早的石器出
* _2 O+ Z1 k' g: ^现于大约260万年以前。 3 y% E& T, y- V2 l
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大约180万年以前，一个更加进化的人种直立人（Homo erectus）出现了。
3 D! W. k; n; @5 |7 K I9 x. `! c这个人种从非洲蔓延到欧亚大陆。以后的化石记录包括人属中其它种的骸骨遗迹。
9 Q* o7 }8 D' r3 }) I/ X一般说来，更近期的人种的大脑都比早些种的大脑体积更大。 ( ?3 X* o1 P* J( ]# G0 h
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现有证据表明，身体和大脑的体积都和我们一样的解剖学上的现代人智人 5 s' ~3 D0 }- j+ Y& O$ N
（Homo sapiens），是由更早的人种在非洲进化产生的。现代人已知的最早化石 0 x; @4 `0 T/ }) q" G; j
还不到20万年的历史。这个组的成员分散于整个非洲，以后，又逐渐蔓延到亚洲、 9 Y" C' U% T/ A8 p
澳洲、欧洲、和美洲，取代了早些时候已经在全球某些地区生活的其他人类的种 - @: K `1 m. Y7 z5 A2 a8 b$ B
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发表于 2010-7-13 00:50
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