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读懂物种起源进化学说的各种难点及其 [复制链接]

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《物种起源》导读

第6章至第10章

进化学说的各种难点及其化解

前述五章主要从正面论述并建立起了遗传变异——生存斗争——自然选择——物种起源和万物共祖或生命之树学说。

《物种起源》导读:引言和绪论

第1章至第5章导读:自然选择和万物共祖学说的建立

在第六至第10章中作者设想站在反对者的立场上给进化学说提出了一系列质疑;然后再逐一作答或解释,使之归于化解。这正体现了作者的勇气和学说本身不可战胜的生命力。

第6章,进化学说的难点

本章一开首便系统地提出进化理论可能遇到的四个方面的主要难题。(1)既然物种是逐渐演变的,那为何在世界上我们不能随处都见到数不清的中间过渡演化类型呢?(2)像蝙蝠身上那些十分特别的器官构造和习性能从构造和习性上极不相同的动物那里演化而来吗?自然选择果真如此之神奇,既能产生一些普通的器官构造,又能创造出像眼睛那样一些奇妙的器官构造吗?(3)生物的本能特性可以通过自然选择产生出来并为自然选择所改变吗?(4)自然选择理论对种间杂交不育性和变种杂交可育性能做出合理的解释吗?对前两大难题,本章将予以回答;而对后两个难题以及其他一些质疑,作者将在后续章节中逐一予以讨论。

1.无论是在空间分布上,还是在时间延续分布上,中间过渡型物种极为少见甚至缺乏,可以由下述事实进行说明:无论是自然界的藤壶,还是家养的绵羊,或是其他类型的生物,它们在广大空间分布范围上常表现出如下规律,即两个不同变种各占据着较大的地理分布空间,在介于其间的过渡型变种常常只占据较为狭小的地带,而且其数量也比这两个主要变种要少得多。无疑,在生存斗争中,这些数量较少的中间类型极易为这两个主要变种所排斥和取代而最终归于消亡。于是这两个变种便演化成两个显著区别的新物种,而中间类型归于消亡。由于同样的原因,在时间序列上,中间过渡类型在数量上也总是居于劣势,在生存斗争中极难逃脱灭亡的命运。物种演化的这种时空分布特征,常使我们在化石记录中只能看到彼此区别显著的不同物种,而极难见到其间逐渐演化的过渡类型。

2.为了论证一些生物由于生活习性的变化(如从陆生变成水生),其形态构造也必然发生相应的过渡,作者举出水貂的例子:冬季它在陆上捕鼠为生,夏天则畅游水中,以鱼为食,因而它发育了特有的蹼。为了证明蝙蝠原本由食虫的四足动物演化而来,作者列出了一系列由扁平尾巴的松鼠、到初具滑翔能力皮膜的飞狐猴等中间形态类型,应该是很有说服力的。

3.对于极为完善而复杂的器官,如动物的眼睛,是否能由自然选择作用而形成,的确很难找到直接证据。不过作者也列举了许多间接证据。一方面,在形态学中人们可以看到,脊椎动物的视觉器官的确从低等的无头类文昌鱼,到各种有头类(鱼和两栖类、爬行类、直至人类),是不断复杂化的。在分节动物中,原始的类别仅有瞳孔状构造,进而出现晶状体,最后才分异成多种多样的复杂构造。另一方面,在人类早期胚胎发育中,其眼球晶体也极为简单。所有这些,不能不使我们理性地相信,眼睛很可能是自然选择长期作用的产物。

此外,作者还列举了一些昆虫呼吸器官的形成、硬骨鱼类的鳔演化成后来陆生脊椎动物的肺并使鳃退化等事实,证明主要是自然选择的力量造成了器官功能及构造的转变或过渡。

当然,自然选择学说似乎还存在一些很大的难点,如一些鱼类如何产生了奇异的发电器官。而且,有些发电鱼的亲缘关系相去很远,不可能通过谱系遗传而形成。其实,这些发电器官不是同源器官,而只不过是同功器官。它们原本来自于不同谱系的祖先,只是由于遭受相似的自然选择压力而产生了相似的适应功能罢了。类似的现象在生物界屡见不鲜,如昆虫的翅、鸟类的羽翼和蝙蝠的皮翼都是这样。进而,作者列举了一些异常适应的例子,如盔兰属唇瓣下的“水桶状构造”的精巧,都是天工造物,都是生物长期变异、不断选择适应的结果。“各种高度发展的生物,都经历了无数的变异,并且每一个变异了的构造都有被遗传下去的趋向。”在此,他再次引用了一句古老格言,作为他的渐变式进化理论的别称:“自然界里没有飞跃。”(评述:“自然界里没有飞跃”的说法有一半是正确的,但显然不能将它绝对化。自然界里由于常规过程中突发而生的“飞来横祸”并不少见,它们多导致各种演化进程中的“飞跃”现象)。

自然选择的另一个难题是:既然自然选择是通过生死存亡的斗争才使最适者生存下来,那么,这些得以生存和发展的生物却为何保留了表面上看来不大重要的器官?其实,有些表面上不重要的器官,如长颈鹿和牛的尾巴,其实在驱赶苍蝇,求得生存斗争中的主动权上举足轻重。有些构造,如一些陆生动物的尾巴,现在对生物体已经不甚重要,但对其水生祖先却极为重要。

达尔文还在这里成功地驳斥了“目的论”。这一唯心论认定大自然各种各样美丽的东西,都是上帝特意创造出来专供人类欣赏的。假如果真如此的话,远在人类出现之前,许许多多极为美丽的东西,如鹦鹉螺、硅藻壳、艳丽的花朵、华美的蝴蝶该做何解释呢?其实,所有这些都不过是自然选择和性选择的结果。

第7章,对自然选择学说的种种异议

这一章是在第6版即最后一版才加进去的,此时离第一版面世已过去了13年。其间“万物共祖”思想得到学界越来越多的认同。然而,对自然选择学说却有不少人提出了质疑。在质疑者队伍中,既有公开反对进化论的,如瑞典植物学权威奈格利和英国动物学家米瓦特,也有支持进化论的德国古生物学家布朗等。显然,此时此刻如果再不及时地对这些主要质疑给予恰当的回答和解释,自然选择学说将有可能失去其学说的资格。所以,事不宜迟,达尔文在这里专辟一章讨论和驳斥了反对自然选择学说的各种主要异议和挑战。

1.有人质疑,长寿显然对所有生物都有益,但为何在同一谱系中,后代并不一定总比其前代更加长寿。对此作者引用了兰克斯特先生的研究结果作答:长寿问题多与各物种的体制等级有关,也与新陈代谢和生殖过程中的能量耗损相关,而这些因素多由自然选择决定。

2.有人提出,在过去三四千年间埃及的动植物皆无变化。达尔文认为,在过去数千年间,环境条件极为一致,所以生物发生的变异不能保存下来。而且,至少,这些三四千年前的动植物,不是凭空而来;它们应该是从其原始类型变异而来的。

3.有人认为,有些性状对生物没有什么用处,因而不受自然选择的影响。达尔文列举了许多事例证明,有些性状之所以被认为无用,是因为人们对它认识不足所致;其实它们十分重要。其次,相关变异法则和自发变异也会导致某些性状的变异。

4.对于有人主张生物具有朝着不断完善自身并向进步方向发展的内在趋向,达尔文则不以为然,因为生物构造既有进化,也有退化。但另一方面,通过自然选择的连续作用,器官会愈益专业化和功能分化,从而使生物朝进步性方向发展。

5.另一种异议是自然选择学说无法说明有用的器官构造在形成初期的变化原理。作者用长颈鹿何以获得长颈进行了合理的推论。比目鱼的情况也是这样,在其某一侧的眼睛向另一侧转移的初期,总伴随着两眼努力向上看的习性,这对个体和物种无疑都有益,而不是有害。

6.作为渐变论者,达尔文排斥任何由突然变化而形成新物种的可能。(评论:值得指出的是,现代揭示出来的演化事实表明,在我们这个多次遭受重大灾变的星球上(我们的卫星月球表面大大小小的陨石坑清楚地显示,地球曾无数次惨遭轰击)。无疑,其上的生物界的演化也随之极其复杂多样:其渐变、突变甚至跃变长期并存、相互转化。不少实验观察还显示,某些环境变化可导致一些特殊基因突变而形成新物种。)

第8章,本能

动物的本能,是一种先天性的精神能力。要论证它是自然选择的结果,显然,要比证实自然选择导致了生物形态构造逐步变化而形成新物种更困难得多。在这里,作者采用了与本书前五章相似的论证手法。首先,作者观察到在家养状态下的动物本能远不如自然状态的本能那样稳定,更易发生变异;严重的还会完全丧失其原有本能,并获得新的本能。连续不断的杂交和人工选择便能使这些变异连续发生并不断积累而加强。各种狗(如向导狗、牧羊狗和猎狗)和翻飞鸽特殊本能的产生便是很好的例证。接着,达尔文阐明了本能在自然状态下也会发生轻微的变异。至此,最合理的推论就应该是:由于本能对动物体至关重要,那么在生活条件变化时,自然选择作用一定会保留那些在本能上微小的有利变异,并将它逐步积累起来。在这里,我们看到自然选择作用于身体构造的原理和方式,完全适用于它对本能的作用。

达尔文花了相当篇幅,详细描述了几种动物的特殊本能,如小杜鹃能将其义兄弟们逐出巢外,有些蚂蚁会养奴隶,而姬蜂科幼虫能寄生在青虫体内。所有这些本能的逐步形成,在“遗传——变异——最强者生存、最弱者死亡”的自然选择法则下无疑都会得到最合理的解释。

有人举出所谓非雌非雄的中性昆虫和不育昆虫来反对本能的起源是由于自然选择的结果。达尔文的回答是,这与一些家养状态下不育的动植物属于同一道理。既然去势公牛从不繁殖,重瓣不育的花从不结实,但它们都可以由人工选择方法获得,那么毫不奇怪,自然选择也就能造就对社会性昆虫群体有益的不育昆虫了。

第9章,杂种性质

本章讨论不同物种或变种杂交后能否生育;所形成的杂种后代能否生育;以及这两种不育性的起因。作者从大量事例中发现:

1.不同物种首次杂交后不育性的程度因物种而异,有完全不育的,也有完全能育的,更有大量介于其间的各种等级。其杂种的不育性也呈现类似的情况。

2.过去,作者跟其他许多人一样,误认为首次杂交不育和杂种的不育性是自然选择的结果。但他现在认为,这些不育性与自然选择无关。首次杂交不育可能有多种原因,其中最主要的原因是胚胎的早期死亡。而杂种不育的主要原因仅在于雌雄生殖质上的差异。

3.同一物种内不同变种杂交的能育性及其后代(混种)的能育性的程度各不相同,甚至也有完全不育的。即是说,物种杂交与变种杂交在能育性方面只有量的差别,而无本质上的差别。当变种的能育性减小到一定程度、甚至出现不育性时,人们常习惯称其为不同物种。也就是说,物种与变种之间并没有截然界限。由此,人们很容易明白:“物种原本是由变种而来的”。

第10章,论地质记录的不完全性

在本章和下一章里,达尔文试图从地质历史记录的保存特点及地史时期古生物的保存记录的不完整性来论证其学说的两个基本要点:

(1)地史时期的所有生物都是不断演变的,而且是由最初一个或少数几个共同祖先随时间推移而逐步演化出来的;

(2)生物演化的驱动机制是生物的变异性和自然选择。我们知道,达尔文时代的地史学比起现代地史学有很大的差距;现代地史学的最大进步就在于,20世纪初放射性同位素测年技术应用于地史学研究之后,人们不仅有了更精确的地史事件的相对年龄,而且还可以获得关于地球各演化阶段十分精确的绝对年龄值了。跟现代地史测年值相比,书中所提到当时猜测的地史发展年龄误差太大。为帮助读者正确领会地球发展史,下面补充介绍最新有关的地质年龄数据。

我们所在的宇宙快速形成于约亿年前的一次大爆炸事件,过了约85亿年后才出现了第二代恒星太阳,再过了约5亿年,才形成了我们居住的行星地球。此后几千万年至3亿年间,地球的表面温度下降至摄氏度以下,通过冷凝降水形成了原始海洋;这期间,地球很可能多次遭受巨大陨石的撞击,而使全球海洋全部蒸干(科学家计算指出,一个约公里直径的陨石撞击,足可以使地球海洋全部蒸干)。这种过程也许在地球早期重复过多次。现保存下来的地球最早的沉积岩年龄约为40亿年;最早显示生命存在的有机物为38.5亿年;已在澳大利亚和非洲发现最古老的生命(古细菌等)为35亿年。地球上具有细胞核的真核细胞生物约出现于21亿年前,而确证为多细胞动物的历史则较短,不超过6亿年。在距今约5.4亿年前的早寒武世前后,发生了整个生命史上最为壮观的动物创新事件,即在约占地球生命史1%的时间里(丛距今5.6亿年至5.25亿年前),分三幕爆发式地产生了地球上绝大多数动物门类,俗称“寒武纪生物大爆发”,简称“寒武大爆发”(Shu,;舒德干等,)。从此以后,地球上的动物化石记录变得“显而易见”了。于是,地史学上便以这一时刻为界碑,将地球发展历史划分为两大阶段。这后一段常见动物化石的时代称为“显生宙”或“显动宙”,而将5.4亿年以前化石极少的漫长历史合称为“隐生宙”。显生宙又可由老到新划分为古生代(距今5.4亿至2.51亿年前)、中生代(2.51亿至0.65亿年前)和新生代(0.65亿年前至今)。中生代即书中的“第二纪”;而新生代又包括第三纪(距今0.65亿年至0.02亿年前)和第四纪(0.02亿年前至今)。古生代从老到新包括6个纪:寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪,不过在达尔文时代尚未建立奥陶纪;中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。《物种起源》中提到的“物种群在已知最低化石层中的突然出现”,实际上就是指“寒武纪生物大爆发”。

达尔文在这一章所列出的难题主要是,为什么在地史时期任一段地层中都缺乏中间变种,尤其是为什么在最低化石层(即寒武纪的下部地层)会有大批动物物种群突然出现。对此,达尔文的答案是“地质记录不完全”,因而古生物记录就更不完全了。他的推理是,在这极不完整的化石记录中,我们当然无法见到众多连续的“中间变种”,见到的只能是断断续续保存下来的彼此区别显著的不同物种了。作者在本章结尾处援引当时最著名的地质学家莱伊尔关于地质记录是一本极其残缺不全的历史书的比喻来支持自己的观点,也是十分高明的。此后,许多人开始接受渐变论思想。(评述:达尔文在《物种起源》第一版中曾预测,寒武纪之前一定存在着某些简单的演化过渡型生物。至第六版时,一些古生物学新发现令达尔文更坚信自己的推测。自二十世纪四十年代以来,古生物学的系列性发现证实,达尔文的这一猜想基本上是正确的。但是,近40年来古生物学揭示出来的事实也表明,生物演化历史中既有渐变,更有突变,而且突变更为醒目(引发突变的原因既可源自生物界内部宏演化(macro-evolution)的“新陈代谢”,也可引发自生态环境的急剧变化和各种大型灾变事件)。灾变在生物演化过程中也显得更为重要。灾变对旧有类群的确是灾难,甚至是灭顶之灾;但对于新生类群而言,应该是机会,而且常常是千载难逢的发展机遇、改朝换代的机遇。实际上,灾变往往是动物界整体进步的一个催化剂。)

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