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职老同学说:‘记得达尔文同学是个严肃的反微进化的学者,他的意思大约是:如果是微进化,其实就是没有进化。因为他深刻的明白,所谓的进化,不是简单的变化,而是质的改变,也就是物种的形成并且相互完整的没有一根链子能断的整体地球生物系。’ 职老同学给微进化下的定义是‘简单的变化,没有质的改变’,这是曲解了microevolution。我在这里举一个例子来说明‘微进化’讲的是什么。
这个例子(译自国家地理杂志2009年2月刊)讲的是加拉帕戈斯群岛上的一种小鸟,叫地雀(finches)。达尔文发现地雀有许多不同的品种。它们的嘴,或者喙(beak), 的特征很不一样,有的宽,有的长,有的短而细。这些特征和岛上的地理环境有着密切的关系。达尔文推断(1)这些不同品种的鸟由共同的祖先演化而来,(2)品种的多样化是为了适应各个隔离的岛上不同的地理环境。目前,达尔文的第一个推断通过基因研究得到了有力的证据(有非常相似的DNA)。也许职老同学会说,上帝可以用同样的code来创造不同品种的鸟,所以他们未必有血缘关系(上帝真够辛苦的)。暂且放下这个话题,我来讲讲两个有趣的发现。第一个发现是某些蛋白对鸟的喙的形状起着关键性的作用。BMP4使喙呈宽形,而calmodulin使喙呈长而窄的形状。 也就是说,不同品种的鸟有不同的喙形,是因为他们表达着不同的基因(蛋白质)。 第二个发现是加拉帕戈斯群岛地雀的微进化仍在不断地发生着。科学家从1973年起每年到加拉帕戈斯群岛观察地雀的种群变化。他们不久就发现随着岛上的湿度变化地雀每年都有变化。比如大达非岛有一种吃小草籽的中型地雀。1977年大旱,小草籽成了希罕物,中型地雀只好改吃又大又硬的草籽。那些喙比较大的地雀因为能吃大而硬的草籽而存活下来并把这个性状传给了后代。岛上还有一种大型地雀,也吃大而硬的草籽。多年来,中型和大型地雀在一起生活,相安无事。可是2004年又来了一次大旱,到2005年只有13只大型地雀和83只中型地雀存活下来了。有趣的是,存活下来的中型地雀用了和28年前不同的策略,它们的喙变小了。这样它们能够吃到很小的草籽,就不用和大型地雀去抢食了。 这个发现证明了达尔文的第二个‘适者生存’的推断。而这个喙形变化的例子是‘微进化’,因为喙形的变化还没有大到形成新的物种。这个例子说明微进化并不是职老同学所说的一种‘简单的变化’,而是基因表达变化所引起的某种‘质’的变化。微变化并不是‘细微的变化’。拿长颈鹿做个例子。脖子的长短很可能由‘长脖子’基因表达(on)或者不表达 (off)来决定,不需要有中间环节(中脖子)。
基因表达的调控变化造成巨大的体型变化的例子很多。而基因调控的变化往往是基因突变的结果。职老同学说突变是有害的,这基本上没有错。大多数对生物体的基本体型起关键作用的基因一旦发生突变就会造成胚胎死亡。但这并不排除好的(或者中性的)突变的存在。好的突变发生的概率非常低,但大于零。虽然是小概率事件,可是具有新的体型和其他性状的生物在漫长的地质年代中还是会出现的。如果这些性状有利于生存,就有可能形成新的物种。学生物的都知道果蝇的homeobox基因。有一个homeobox基因的突变使果蝇头上的触须变成两条腿。这个突变果蝇不仅活得好好的,而且能传宗接代。
职老同学说没有进化只有退化。实际上进和退是相对的。一般人理解的‘进化’是以人为标准,前提是人最高级,最先进。其实人体的许多器官很不理想。比如女人的骨盆结构就不如其他动物的骨盆结构适合生育(如果人是上帝创造的,上帝也太不像话了)。女人的骨盆结构的问题是直立造成的。因为要两条腿走路,骨盆变得狭窄。但是对人类的生存来说,直立的优越性大于骨盆变窄造成的危害。其他的例子包括视力、听力,等等。英文里‘evolution’没有方向性,所以职老同学用‘退化论’来否定evolution,是说不通的。‘进化论’也许翻译成‘演化论’可以消去很多人对evolution的误解。其实,职老同学并不否认生物体有一个演化的过程。 回到前面提到的不同品种的地雀有相似的DNA的问题。如果这个证据不足以证明它们源于同一个祖先的话,更强有力的证据来自对病毒的研究(请看一个短片: http://www.youtube.com/watch?v=TUxLR9hdorI)。有一种类型的病毒一旦侵入它的host(人或者动物),它的DNA就会嵌入host的染色体(由DNA组成)并稳定地留在那里。 有趣的是,科学家在黑猩猩和人的染色体里发现了许多完全相同的病毒DNA片断,而且这些片断在人和黑猩猩的染色体上的位置完全相同。 如果这是随即的,机率是天文数字。唯一的解释是这些病毒片断是嵌入在人和黑猩猩的老祖宗的染色体上,后来传给了人和黑猩猩这兄弟俩。
其实职老同学完全可以换一种心态,用科学的态度来审视进化论。信上帝也没有关系嘛。地球是圆的,这个论断曾经使教廷大为紧张,还烧死了人。可是地球还是圆的。难道相信上帝就一定要否定这个事实?进化论也一样,大量的证据已经使这个学说成为无懈可击的事实(fact):现有的生物体是不断演化而来,物种的形成是自然选择、适者生存的结果。至于生命起源的机理,是达尔文进化论的必然延伸,虽然有很多假说(hypothesis),但有待证明。这是目前科学家的热门课题。很多人怀疑进化论,实际上是没有搞清楚进化论里哪些是facts,哪些是hypotheses。
进化论里有很多尚未解决的问题,比如进化是渐进的还是突进的。物种形成除了基因突变,epigenetic 的因素是否也起作用,等等。现在的问题不是进化论对还是不对,而是进化论里的细节,机理是什么。欢迎职老同学参加这个科研的行列,凭你的聪明才智说不定能拿个诺奖什么的呢。
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