【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】 ———————————————— (选自《进化新篇章》,方舟子著,湖南教育出版社2001年4月出版,25万字,284页, 94幅插图,国际书号:753553354x) 完美与缺陷 ·方舟子· 仔细观察过生物界的人,或者是看过“动物世界”之类的电视节目的人,都会对生物适 应环境的能力惊叹不已。达尔文喜欢的一个例子是啄木鸟:它有又尖又硬的喙用于凿树洞, 有长长的舌头用于钓洞里的虫,有短短的腿、长长弯弯的爪子用于贴在树干上,又有坚固的 尾羽支撑住直立的身体……怎样解释生物构造和行为的适应现象?达尔文认为这是进化论的 中心问题,他对这个问题的回答是:自然选择。 让我们先来看看别的解释为什么不能成立。在达尔文之前,对生物适应性的解释是自然 神学的说教:那是上帝巧妙的设计。但是这个解释有三大困难:第一,现代科学已达成共识 ,科学研究不应该引进上帝之类无法验证的超自然的概念。有这种概念可以解释一切,还要 费心去搞科学研究干什么?第二,生物的许多适应现象并不完美,存在着很明显的缺陷(见 后),不象是智能设计的结果,更不用说是万能的设计了。第三,如果真的存在万能的上帝 ,这本身就是一个具有高度适应性的有机体,我们仍然需要解释这种适应性是怎么来的,这 样就陷入了循环论证。可见自然神学的说教在科学上和逻辑上都不成立。 在达尔文之前还有拉马克用“用进废退”来解释生物的适应性。拉马克主义的核心是后 天获得的性状能够遗传。任何想要证明后天获得性遗传的实验全都失败了。上个世纪末魏斯 曼提出种质论,从理论上宣告了后天获得性遗传的死刑。按照种质论,后天获得性只能改变 体质(体细胞),无法改变种质(生殖细胞),而只有种质才能遗传。分子生物学创立以后 ,我们对生物遗传的研究已达到了分子水平,其结果都表明多细胞生物的后天获得性不可能 遗传,因此现代的生物学家已极少还有相信拉马克主义的。退一步说,即使后天获得性能够 遗传,“用进废退”也无法完全解释生物的适应性。比如说,拉马克主义是这么解释斑马为 什么能够跑得那么快的:因为古代的斑马为了躲避狮子的追捕,要不断地跑,腿步肌肉因此 受到锻炼,变得越来越发达。发达肌肉的特性传给了下一代,一代又一代传下去,斑马的腿 部肌肉越来越发达,也就跑得越来越快。但是为什么腿部肌肉受到锻炼就会变得越来越发达? 它也可能因为经常使用而变得越来越弱。肌肉受到锻炼而变强,是因为存在着一个这样的生 理机制,而这本身就是一个适应现象;对这个生理机制的由来拉马克主义没有办法回答,只 能把它归结于上帝的设计(我们在上面已说过这是不合理的),或者是自然选择。可见, “用进废退”说即使能被证实,最多也只能被当成自然选择理论的一个补充。 在达尔文之后还有方向性突变说。比如说,它认为斑马的腿部肌肉那么发达,是因为古 代斑马主管腿部肌肉的基因一直向让肌肉变发达的方向突变,每一代都这么突变,就变得越 来越发达了。分子生物学的研究表明所有的基因突变都是没有方向性的,没有任何机理能够 使基因向固定的方向突变。即使有一天我们发现了基因方向性突变的机理,这种机理的存在 本身就是一个适应性现象,对它的由来,我们还是只能用自然选择来解释。 可见,自然选择是目前已知的解释生物适应性由来的唯一合理的理论。生物学界之外的 人士往往有这么个疑问:自然选择真地能够解释所有的适应现象吗?象斑点蛾黑化这种简单 的适应性用自然选择来解释不难理解,但是象人眼这么复杂巧妙的器官,怎么能够仅仅靠自 然选择形成呢?眼睛是由许多部分组成的,缺了视网膜不行,缺了晶状体也不行,而且各个 部分的位置都必须很精确,不同时满足这些条件,眼睛就没什么用处,自然选择怎么可能一 下子造出这么完美的眼睛来?现代进化论的回答是:复杂的眼睛不是一步进化来的,而是在 自然选择的作用下,从最原始的眼睛开始,经过一系列的过渡形态,一步一步经过细小的修 饰进化而来的。现存动物的眼睛并不是都象人眼这么复杂,有的只是在神经末端有一个感光 细胞;有的是几个感光细胞分布在一个杯状的表面(可以用于判断光的方向);有的这个杯 状表面的开口收拢,成为一个可以聚光成象的针孔照相机;有的有了视网膜,膜上的感光细 胞分化成了感觉运动的杆细胞和感觉颜色的锥细胞;有的杯里面装的不再是水,而是细胞液 ;有的杯里面的细胞液被晶状体代替了,表面上罩上了一层角膜……把这些形形色色的眼睛 从简单到复杂排列在一起,也就不难明白眼睛是怎么一步一步进化而来的(图6-6)。而这 也告诉我们,“不完美”的眼睛,比如只有视网膜没有晶状体,也是可以存在的,也是有好 处的,至少它要比没有眼睛强:即使是高度近视也要比完全失明的好。 总之,现代进化论已经有了结论:尽管自然选择不是进化的唯一动力(还有基因漂移等 因素,参见第九章),但是却是生物适应性的唯一合理解释。自然选择可以解释所有的适应 现象。 自然选择在形成生物的适应性时,不是从无到有一蹴而就,而是一点一点地修饰、改造 而来的,只是用旧瓶装新酒;因此毫不奇怪,生物的适应性并不总是十全十美的,有的甚至 有明显的缺陷。导致适应性不完美的原因有很多种,有的是因为受到遗传因素的限制,比如 前面提到的镰刀形红细胞的例子,有正常红细胞的不易抵抗疟疾,对疟疾抵抗力强的却没有 正常红细胞,总是没法鱼与熊掌同时兼得。有的是因为一种器官同时有几种功能,必须做出 一定的妥协,比如蛇类缺少一块把鼻腔和口腔隔开的第二腭骨,它的口腔同时管吞食和呼吸 ,吃饭的时候就只好摒住呼吸,因此吃一顿饭往往要花好几个小时。有的是由于历史原因造 成的,比如人的脊椎构造,并不完全适应直立行走,那是由于我们的祖先是四足行走的,脊 椎已经先适应了四足行走了,只能为了直立行走尽量做点不完美的改造。 最后让我们来看一个由于进化的时间差造成不完美适应的例子。植物结出果实,是为了 吸引动物来吃,动物消化了果实,而把没有消化的种子排泄出去,种子也就传播开去了。在 哥斯达黎加的热带森林里,有一些植物的果实又大又硬,成熟以后掉到地上,有一些被刺鼠 之类的小动物吃掉,但这些小动物跑不远,吃完了也是直接把种子排在树底下;大部分果实 则在树底下堆积,慢慢地烂掉了。就让动物来传播种子这一点来说,这些植物可谓极其失败 。为什么会这样呢?原来在从前,中美洲生活着许多大型草食性动物,比如猛犸象,它们以 这类果实为食,并能把种子带出很远才排泄出去。这些植物大而硬的果实就是对这些大型草 食动物的适应。但是在大约一万年前,所有的这些大型草食性动物全都灭绝了,再也没有别 的动物能为它们传播种子。一万年在进化史上不过是一瞬间,这些植物还来不及让自己适应 中型或小型的草食性动物,于是便出现了这种有缺陷的适应。 ———————————————— 【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】