關於進化論的一些常見誤區（二）

本文為周忠和院士墨子沙龍

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挑戰「達爾文」

1 來自「中間類型」的挑戰

我們再看看挑戰，有人說達爾文經常受到挑戰，達爾文自己怎麼看待這件事呢。達爾文是一個很嚴謹的科學家，他發《物種起源》理論早就想到了自然選擇，他悶了幾十年都沒發表，因為他還做各種的考證。

達爾文曾經說過，他說中間類型，「為什麼沒有每一個組和每一個層位」，這個組和層位指的我們地質學裡面那個地層，每一個段，他說「沒有充滿這樣中間的類型」，說的中間類型指的是化石，「這一點，也許將成為對我的理論最直接、最嚴重的挑戰。」

所以達爾文是擔心的，因為就好像我們到山上去看一個地質層面，我們覺得應該見到很多過渡的類型，但是事實上不是這樣的，我們找化石的，我們古生物學家會看到，這兒出現了一個化石，那兒出現了一個，它中間還是有一個很明顯的差異的。

神創論者也喜歡化石，道金斯是英國一位著名的進化生物學家，他寫的書裡面說「神創論者也深深地迷戀化石」。一般我們認為神創論是反對化石的，古生物學家通常不支持他們，但是他們很關注化石，「因為他們不停地重複一個滿口是『缺失』的咒語：『給我看你的過渡類型』。」

過渡化石，有但太少

到今天，很多神創論者或者宗教，極端宗教主義者，他不相信進化論，攻擊的一個理由是他認為你缺少這種過渡類型的化石。事實情況是這樣嗎？

當然不是。這是《科學雜誌》2014年度十大進展，其中鳥類的起源，講到十幾年二十年前，在中國發現了大量的長羽毛的恐龍和早期鳥類化石，所以鳥類起源於恐龍，獲得了大量的證據支持。

我們知道恐龍是化石了，如果不看恐龍，我們只看現在的生物，鳥類應當是從爬行動物來的，但是爬行動物裡面包括這樣一些不同的類型，蛇、蜥蜴、鱷魚等等，這些東西和鳥差距還是很大的，這中間肯定錯了很多。我們要找到他們中間過渡類型實際上不容易。

怎麼找呢，當然要從化石裡面去找，所以化石能夠提供進化的很多過渡類型。這裡面放了一個關係圖，顯示的就是說從鱷魚。我們現生的動物裡面，鱷魚和鳥類的關係是最近的，但是這兩個東西你看上去差多遠。鱷魚中間經過了恐龍、到了始祖鳥，這是最古老的鳥類，再到了現生的鳥類，這些過渡類型，過渡的類型在中間就是化石。

我再用一個圖簡單地給大家示意一下就知道了。比如上面兩個小圓圈，假設分別代表鱷魚和麻雀，這兩個東西，怎麼來找到他們共同的祖先，我們只能到化石裡面去找，就是中間這個圓圈，我們找這個樹，最上面的是現生生物，下面的很多是化石。

如果你把化石全扔掉的話，你確實覺得不同的生物類型之間差得太多了，但是你一旦把這個化石找到了，你會發現它的差距會越來越小。所以這個十大進展選用了鳥類的起源，因為在過去的二十年間，中國發現了大量的證據，其中一點就是長羽毛的恐龍。因為過去認為羽毛是鳥類所特有的，後來發現恐龍也能長羽毛，在中國發現了大量的像中華龍鳥、顧氏小盜龍等等。

值得一提的2009年我們的同志還發現了一個叫赫氏近鳥龍，這個種名就獻給了赫胥黎——進化論一個最忠實的支持者，赫胥黎被稱「達爾文的鬥犬」，碰巧他又是第一個提出鳥類起源於恐龍學說這個科學假設的科學家。所以我覺得2009年我們把這樣一個物種的名字，獻給赫胥黎應該是一個最好的紀念，也是對進化論的一個支持。

其實除了長羽毛的恐龍，我們也發現了很多鳥的化石，所以我們可以畫一張譜系圖出來，我們知道從中華龍鳥、近鳥龍到熱河鳥等等。我們不僅知道爬行動物和鳥類之間有大量的恐龍，實際上我們還找到了更多原始的鳥類，像比始祖鳥和現代鳥類更近的這樣一些過渡的化石的類型。

不僅僅生物不同門類之間它存在這種過渡，實際上一個重要的特徵也是的。大家看看不同的動物，不同的哺乳動物，蝙蝠、鼴鼠，你會發現它的變化很大，但是它的最基本的結構，還是來自於四肢，比如說五個手指沒有太大的變化。所以生命特徵的變化，複雜的結構從來都是在原來的基礎上修修補補，進化不是無中生有的，好像今年一下突變出來一個翅膀了，不可能的，你總得找到半個翅膀，四分之一個翅膀的模樣。進化修修補補特性決定了沒有完美的進化。

我們再舉一個化石，剛才我們解釋的例子，就是說哺乳動物，我們人類就是。哺乳動物我們耳朵里都有聽小骨，聽小骨要出了問題的話，我們的平衡等等是不行的。這個小骨頭是哪來的呢？在我們耳朵裡面的，其中有兩塊實際上是從爬行動物的下巴裡面來的，它原來在下巴裡面是干別的事，大家看到下邊紅色的和藍色的這兩個大的骨頭，最終到了哺乳動物裡面，就鑽到耳朵裡面去了，變成聽小骨。當然我們化石裡面會找到一系列過渡的類型，就是說耳朵骨頭不是一下子冒出來的，它是有一個足夠過渡的過程。

實際上生物演化，我們研究古生物學就是要解決一系列的不同的生物之間的過渡，以及這些重要的特徵是怎麼來的。Jerry Coyne是芝加哥大學一位著名的進化生物學家，他是研究現代生物學的，他對化石還是比較關注的。

2009年的時候他有這麼一段話，他說「雖然達爾文在寫作《物種起源》的時候，還沒有任何過渡形態的物種可供其作為證據，但如今他應當可以瞑目了，因為現代古生物學的累累碩果已經徹底證實了他的理論。」

這個當然對古生物學是一個很高的評價，實際上古生物學發現了大量這樣類型的化石。但儘管如此，我想說的是，化石的記錄實際上遠遠並不完全，因為過去生命的生物，我覺得有百分之一、千分之一變成化石就不容易了，實際上化石是不完全的。正因為化石不完全，才導致了我們很多的誤區。

另一種解釋

回答剛開始提出的為什麼沒有那麼多過渡的類型呢？比如說我們人、猴子，有沒有又像人又像猴子的東西，為什麼沒有那麼多過渡。到了70年代，古生物學家又提出一個叫間斷平衡理論來解釋，在原先的漸進演化理論提出一個新的假說：認為生物演化速度不是永遠不變的。一個新生物種在形成的時候比較快，一旦形成之後它會長時間保持一個穩定的速度，就是快慢交替。物種形成以後，通常長時間不發生變化，而當環境發生驟變之時，物種也發生急劇變成。

此外，為什麼過渡類型的化石少呢？有這麼一個解釋，就是說快速的演化通常發生在個體比較小的種群，這些小規模的種群形成化石的幾率也是比較低的。也就是說這種過渡類型的生物，因為剛開始形成的時候，生活的範圍是比較小的，數量也比較少，所以它變成化石的幾率也比較小，所以這兩個因素，最終導致了過渡性的物種比較少。

儘管我們發現了很多，但是並不夠。實際上最近幾年分子生物學的研究進展也很快，包括一些特殊基因的突變等現代生物學，為這個間斷平衡理論也提供了證據。不管是古生物學還是遺傳學，越來越多的知識，對我們對進化的細節的過程有更多的解釋。

2 來自「寒武紀」的挑戰

我再舉一個古生物學的例子，因為我是古生物學家。寒武紀大爆發，為什麼在五億年之後，好像我們現代生物主要的門都突然一下子出現了，為什麼一下子都出現了？所以當時有人把它稱為「Darwin』s headache」，這個令達爾文感到頭疼的一件事。

實際上達爾文是感到頭疼，但是達爾文已經給出了一種解釋，他認為是化石記錄的不完善導致的。後來我們經常在報紙上看到，有人說中國的澄江生物群挑戰了達爾文，或者某某某說我又發現了什麼什麼，或者國外的某個地質學家說他又發現了什麼事情，在我們看來很多都是忽悠人。就是我們很多人語不驚人誓不休，某種程度上也有點像明星，叫做明星效益，好像跟名人扯上了，要出名似的。

實際上對寒武紀大爆發本身，我覺得和達爾文的進化論並不相矛盾，沒有人可以挑戰。達爾文那個時代，寒武紀的生物是比較少的，但是今天我們古生物化石記錄在不斷完善，我們從6億年，到5.8億、5.4億、5.3億年，世界各地特別是我們中國，發現了大量的不同生物組織，像安徽的蘭田生物群、貴州的翁安生物群，就是這些生物群，我們發現實際上還是一個逐漸過程，過去認為突然出現，那是因為我們對前面不了解。

所以特別是最近，南京古生物所的同事，他們還在了一個很好的雜誌，發了一篇文章，說寒武紀大爆發實際上在寒武紀之前就已經發生了。我們看這個圖&&&，它並不是從寒武紀的時候5.2億年、5.3億年突然一下子爆發出來，這種突然爆發實際上是一定的假象，因為你對過去保存的歷史並不了解。

當然寒武紀確實是一個生命快速發展的時期，這個也是毫無疑問的，但是我們也給出了合理的解釋，比如說環境的變化，有人認為是大氣氧的增加，6億年到8億年之間，曾經有一個雪球地球等等，現代生物學認為像Hox基因的一些基因在那個時候開始出現了，這種出現引起大的生物結構的變革，都導致了一些快速發展，當然還有生態學的一些解釋，不同生物之間相互作用等等。

也就是說，寒武紀大爆發是生物快速發展的時期，但是它是一個長時期的，我們知道從6億年到5億年之間，這樣一個長時期的變化，和達爾文的假說實際上是一點並不衝突的。

3 真正的挑戰？

有沒有人真正的挑戰過達爾文呢，我說從科學上真正的挑戰是這個日本人，1968年有個叫木村資生的人，他是一個分子生物學家，因為他直接挑戰了自然選擇。我剛才給大家講了，自然選擇是達爾文（進化論）核心的核心，達爾文認為自然選擇是進化一個主要的動力。但是木村資生認為不是，他從分子的角度認為中性突變的遺傳漂變是分子演化的主要原因。

他認為分子水平上，絕大部分的變異都是中性的或者近似中性的，對生物個體沒有好處也沒有壞處，怎麼選啊，大家都是一樣的，所以沒有受到自然選擇的影響。但是這個學說提出來以後，生物學界吵了有幾十年，但是現在大家還是慢慢清楚了，這個中性理論是解釋分子進化理論，它並不能拿來解釋其他層次的進化現象。

我們講的自然選擇，通常是一種我們看得見的，比如說這個人跑得快，這個動物多強壯，他的這個身高，這些特徵可能會受到大自然環境的選擇，但是我們選擇的不是分子層次上。所以這個吵來吵去，實際上我們吵的不是一回事，但是中性假說確實是對進化論的重大豐富。為什麼呢？另外一位著名的日本遺傳學家太田朋子，她提出了一個進化的隨機性。

我剛才給大家講到，三四十年代就有人提出了一個進化的隨機性的問題。她說在演化過程中，在自然界能夠最終被保留下來的，不見得是那個最能夠適應環境的特徵。大家聽聽這句話和適者生存是不一樣的，因為這不是適應性的演化。就是說不好的性狀，由於機遇在自然界也有可能被固定下來。這就揭示了一個很重要的問題，就是生物進化裡面有很多機遇的成分，或者運氣。

我們講一個人一輩子，這個人一輩子長壽、成功，我想每一個人都承認在裡面有很多機遇的成分，實際上生物進化也是這樣的。在達爾文的時代當然沒有人去解釋這樣的問題，同樣是芝加哥大學的Jerry Coyne，他說「自然選擇與遺傳漂變在演化上的相對重要性一直是生物學家爭論的焦點。」過去達爾文是自然選擇，木村資生認為是中性，運氣，生物演化就是運氣，好像跟自然選擇沒關係，實際上大家吵來吵去，最終的結果，我覺得大多數生物學家還是認為是自然選擇，當然我也依然相信它是推動生物演化的一個主要機制，而且也是適應性演化的機制。

比如說猛獁象適應寒冷的環境，我們稱這種特定的環境裡面有特定的適應性的演化，自然選擇肯定是一個主要的機制。所以龍漫遠先生曾經在一篇文章裡面這麼總結的，他說「我們現在應該是跨越，要麼是中性演化，要麼是達爾文演化理論的一個簡單的二元判斷。什麼意思呢？他說「中性演化是對達爾文理論在分子水平上的補充；提出了並非一切演化都是適應性演化的結果，其中機遇也扮演著重要角色。」我們就說到演化的隨機性問題，這是對進化論的挑戰，所謂挑戰我覺得就是對自然選擇的挑戰，當然還包括其他方面。

4 新的挑戰？

最近幾年也有人說，進化論是不是有點問題？拉馬克是不是又對了？獲得性遺傳有沒有呢？最近生物學裡面有一門發展很迅速的一個新興的分支，叫表觀遺傳學，是可遺傳的環境印記。我們認為過去環境引起的改變是不會遺傳下去的，現在發現有些後天環境改變了能夠遺傳下去。一個孕婦抽煙，這個過去認為不會遺傳下去，現在認為還可以。

這個表觀遺傳當然我不是那麼懂，但是它指的是「DNA 甲基化修飾等表觀遺傳修飾：在DNA序列不發生改變的情況下，通過基因的沉默或激活，導致生物的表型和基因表達發生了可遺傳的改變。」就是說這個表觀遺傳學的發現，對生物、健康都非常重要，我不管你遺傳多少代，只遺傳到下一代的話也是很大的一件事。

但是表觀遺傳學我覺得並沒有，至少目前還達不到為拉馬克翻案的地步。或者這些遺傳並沒有得到證實，只是表觀遺傳中最大的一點。我也請教過有關的生物學家，他們說表觀遺傳標記，可能無法維持超過一定的代數。就是說你的基因沒改變，你只是表觀遺傳基因組發生了改變，但這個改變究竟能遺傳多少代不知道。所以表觀遺傳學在進化學上面的意義，實際上現在還是一個有爭議的話題。但是不管怎麼說，表觀遺傳學研究並沒有挑戰自然選擇。

當然還有人有些爭議，對現有的進化學理論，比如說2014年Nature曾經登了兩篇交鋒的文章，題目就是說現有的進化理論框架是不是需要重新的考量？大家看到一派的觀點說「YES，urgently」當然了，急需改變。另外一遍說「NO，all is well」，顯然很針鋒相對。就是說對進化論的理解，這種細節是需要改變的。

對現有的進化理論批評指的是什麼，大家看看它批評什麼？它認為現有的理論過分強調了基因的作用，是一種基因中心論，環境被當作背景。它認為環境本身不能被作為背景，它是生物進化的一部分。環境可以誘發或者改變選擇，性狀的變異也不是隨機的，生命的演化不是簡單的適應環境，而是與環境的協同演化。實際上現有的新的研究，包括表觀遺傳學，只是進一步告訴我們，生物的演化不完全是基因控制，生物演化本身和環境的關係，是組成了一種複雜的系統，它需要一套新的模型來幫助我們更好地理解進化。我覺得這是一個進步，但是它並沒有否定達爾文的進化論。

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下期預告

人是怎樣進化的？

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墨子沙龍

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