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送交者: jyz 2002年03月01日18:34:05 于 [教育学术] 发送悄悄话

超越达尔文

染色体突变论- 一个物种起源的新理论
小引
前不久我把英文版物种起源的新理论放中文网上, 并 EMAIL 给 HARVARD， PRINCETON， U。OF CHICAGO， ETC，的十几位生物系教授, 及网上名人方舟子，基本上没有反应, 我把此文送给了四份杂志，都打了回稿。回稿并没说新理论不对. 从回信中可看到，一位初级编辑对文章的基本内容都没看懂，另几位只是表现对非学术投稿人的不信任。我对杂志已失了兴趣，可能只去会上讲讲。这网上学生物专业的人有几万，作 FACULTY 的也会有几百，有不少高水平的学者。我想这里能得到很有建设性的反馈。
据我所知在生物起源方面神创论是唯一与达尔文理论相竟争的说法，这里的神创论不仅是基督教的，也报括其它宗教。而神创论并不是科学理论，只是宗教信仰，目前还没有与达尔文理论相竟争全面的科学理论。作者提出了一个全新的生物起源理论，这个理论是对达尔文进化理论的挑战及修正，是很有希望的新进化理论。即使这个新的理论的声音目前还很微弱，但如它是真理，它终究会胜利。我们可以在网上讨论，也可以同过 EMAIL 讨论 (jl1801us@yahoo.com)。
JYZ
前言
前不久我把物种起源的新理论的英文版放在中文网上, 考虑道中文网上的读者作很多人英文能力有限，又非生物专业。所以，我把其中的主要含义，用中文，以非专业论文的方式向大家解绍一下。
几个星期前，在网上看到一篇文章, 叫 ‘ 进化没有异议’，文中以百科全书及美国科学学会的报告作为根据来证明进化论没有异议。其实这是容易令人误导的说法，因这很会使人认为达尔文的进化论没有异议，实则不然。
现代生物学早已将进化理论分为宏观进化或大进化 (MACROEVOLUTION) 及微观进化 (MICROEVOLUTION). 宏观进化是指种间进化，即一个生物种如何变成另一个生物种，如古猿如何变成古人。微观进化指种内进化，如古人与今人有和不同，为什么非洲人肤色是黑的，而寒冷地方人肤色是白的。微观进化已被人们普遍接受，即使是保守的教会，对此亦鲜有争议。所以说 ‘进化没有异议’应指微观进化无异议。而宏观进化则不然，它不仅是宗教和科学争论的热点，也是科学家之间激烈討论的话题。当今的网络计术为查找这方面的资料提供了非常便利对工具。读者只要进 GOOGLE。COM 查 MACROEVOLUTION，上面会有成百上千的相关文章，有不少完全是从科学角度的討论。尽管支持的达尔文进化理论力量很大，也有不少人发表了疑难的观点。由于神创论是是反对达尔文进化理论最原始，最强大的力量，任何反对达尔文理论的争论，那怕是科学的討论，往往会被冠上拥护神创论的帽子，而使很多人不屑一顾。其实，人们不必只在神创论及达尔文进化论作选择。达尔文进化论只是人类认识问题的一个里程碑，而不是终点。

对达尔文进化论观点的疑难
达尔文的进化论 (包括了其前人的工作) 认为生物同源，即世界上所有生物都起源于一种生物，世界的生物都是由它演变而来。新物种的产生是渐进的，是自然选择的结果。根据达尔文的自然选择原理，最能适应环境的动物个体能够活得更长，从而繁衍更多的后代，使得这一物种得以延续下去。例如，一种动物，有些脖子长，有些脖子短。随着时间的发展，树叶逐渐被吃光。而长脖子的动物因吃到更多高处的树叶，所以能活的更长，有更多的后代，最终进化成长颈鹿。而那些脖子短的，则走向了灭亡。所以说物种的产生是‘物竞天则，适者生存’的结果。
前不久看到同作者的另一篇文章，作者从五个方面回答了作者认为的主要疑难。实际上，疑难绝不止这五方面，而这五方面即不是什么难题, 也不是什么关键问题。还有另外几方面，不知为何, 我尚未见人提出，我认为是更为有力地对达尔文理论的挑战。
在进入正题前，我先讨论一下种的定义。
什么是种？种有不同的定义方法。最常见的是 MYAR (1943) 提出的生物学定义。它认为：同种之间可以交配，并可产生有生殖能力的子代。非洲人与蒙古人是同种，因他们之间可以交配，其下一代有生殖能力。马和驴不是一种，因他们之间虽可以交配，产生下一代：骡子，但骡子没有生殖能力。我下面讨论问题就是用得这个定义。接下来，我就谈谈对达尔文理论的主要疑问。

1) 很少有生物中间体。
根据达尔文的理论，新物种由久几十万年，或几百万年逐渐形成的。动物的脖子长度不会在一夜间拉长的，在几十万年中形成过程中，会有很多脖子不长不短的动物。而经过达尔文前几百年，及以后一百四十多年，只有很少量的中间体报道 (大约有上千种)，但与世界上千万种生物种来比，简直是不成比例，微不足道。那么这些生物中间体都到那里去了？一个最合理的看法是中间体还在地下。考虑道科学计术，探测手段已高度发达，能填补如此众多的生物中间体希望是很渺茫的，但不能说是没希望，因挖掘地球的工作可永远进行下去，所以这点似乎还有争论的余地。

2) 旧物种如何演变成有不同染色体解构新生物？
自从发现 DNA 及染色体后，科学家普遍认为，遗传物质即 DNA 和 RNA 在最原始生物中 , 其形态是不规则的，以后形成单个( 对) 染色体，发展到多个 (对) 染色体。染色体是基因的载体，高等动物的染色体的数量一般比较多，但染色体的数量多也未必是高等动物。
目前的估计是地球上还有一千万种生物，可能有十倍的生物已灭绝了。这些生物不但形态各异，染色体的数量及结构也很不相同。如猪 17 对，驴 19 对，黑猩猩 24 对，人 23 对. 即然地球上的生物都是从当初那一对而来，那么染色体的数量的改变就是物种进化一个必然的过程。
以上面的例子为例，我们假如长脖鹿的祖先的染色体为 21 对，而长脖鹿为 22 对。它的祖先，有些脖子长，有些脖子短。即然是一种动物，它们的染色体数量及基本结构就一样，都是 21 对。即使随着时间的发展，树叶逐渐被吃光。只剩下长脖子的动物，那它们的染色体数量依然是 21 对。这种有 21 对染色体祖先是通过是么遗传机制进化成为 22 对染色体的长脖鹿呢？从现代生物学的观点看，让一个生物从整体上突然改变染色体的结构，而变成另一个生物，这简直是不可思议的。

3) 新生物是如何克服生殖障碍，产生子代？
退一步说，即使新生物的前体用我们尚无发现的基制，莫明其妙的变成一个染色体结构明显不同的新生物，他就面临一个更大的问题，即如何可服生殖障碍自我复制产生下一代？所谓生殖障碍就是一些机制，使产生子代复制只能在同类间完成。生殖障碍有许多种，在此我只讨论配子后障碍 (Post-zygotic) 。
有性繁殖是世上一切高等动物自我复制的方式。有性繁殖是性细胞 (精子和卵子) 结合，产生受精卵。而性细胞是通过减数分裂 (MEIOSIS) 而产生的。以人来说体细胞是 23 对染色体，精子和卵子各为 23 条染色体。精卵结合后成为受精卵，在其中同源染色体配队，又成为 23 对染色体。染色体同源配队是个很精细的过程。23 条配 22 条不行，23 条配 22 条半也不行。还以上面鹿为例，长脖鹿为 22 对染色体，其配子为 22 条染色体。长脖鹿祖先的配子为 21 条染色体。新生长脖鹿的配子不可能与 21 条染色体的配子完成同源染色体配队。新生的长脖鹿如要产生后代，大自然就必需在同一时间，同一地点，造另一只有同样体染色体，而相反性染色的异性长脖鹿。根据达尔文模式，很难想像在几十万年，或几百万年生物进化的过程中，一群生物体在同一时间，同一地点，发生了同一性质染色体突变，而产生了一对或多对的异性生物。从统计学的角度，这种可能性几乎不存在。

4) 先有鸡，还是先有卵？
即新物种最初是以什么形式出现的？这是一个最古老的问题，达尔文理论对此无能为力。

5) 整个人类可追诉到一个个体
前不久，有一位笔名叫 VJ 的网友写了一段话，我摘录下来，以说明对达尔文理论的另一个疑难。“十几年前，科学家开始用分子生物学的方法研究人类的起源，寻找" 亚当 (Adam) "和" 夏娃 (Eve)"。他们用分析线粒体 (mitochondria) 的 DNA 序列来追踪人类最老的外祖母。结果使人跌破眼镜，全世界的人类共同拥有一个外祖母，既 "夏娃"，２０万年前生活在非洲。人们又用分析 Y 染色体 (Y chromosome) DNA 序列来追踪人类最老的祖父。其结果是全世界的人类共同拥有一个祖父，既"亚当"，也是２０万年前生活在非洲。这项研究还画出了人类从非洲迁移到欧洲，亚洲的时间表”。根据达尔文理论人类的产生绝不会追蒴到个体，而应该是一群，或几群生物可在不同的时间演化成人。这就难怪 “中国的人类学家不高兴了：我们北京猿人有 50 万年的历史。但遗传学的证据太有力了，无法驳斥。唯一的解释是我们不是北京猿人是的后代，而是 "亚当" 和 "夏娃" 的子孙。北京猿人的后代没有传下来。所以，现在全世界的人都是兄弟姐妹，--”。(VJ 语)
生物学家用 “同域型物种形成 (sympatric speciation)" vs. "异域型物种形成 (allopatric speciation )" 来解释新种的产生，但这些机制都表明大量的生物中间体的存在。因找不到它们，近来流行的"间断平衡" 假说 (punctuated equilibria)“ 试图对很少有生物中间体的事实提出合理的结释 , 但这个假说对我上面二到五点的疑问没能力作出任何解释。总之，所有这些理论都没有跳出达尔文理论的框架，只是作些修补工作。

染色体突变论的主要观点

到底是什么原因让达尔文理论产生这么多难以克服的障碍呢？笔者认为，在生物同源方面，有大量的科学证据支持，大多令人信服，但物种进化的机制并不如达尔文所说。达尔文关于自然选择的理论只能用于微观进化。宏观进化，特别是染色体有明显改变的新物种产生，是在一种完全不同的生物学机制下进行的。
在此，我以有性繁殖为例来说明这个新机制。有性繁殖是比无性繁殖远为复杂的生殖过程，有性繁殖是以两性细胞结合成受精卵为标志。有性繁殖产生的生物，每一个个体都是由受精卵发育而来。这个机制的主要过程可分为三步：

1) 新物种是突发产生的，是染色体在受精卵水平上突变的结果。
受精卵正是染色体活跃和敏感时期，它非常易受到物理，化学，及生物学因素的影响而产生突变，这种突变完全是随机，无目的，无所谓好坏。它是由受精卵所的微环境决定的。突变的受精卵不但会产生新的生物，而且新生物的特性还会进入性细胞，使其新特性传給下一代。

2) 多卵同性质的突变。
多卵同生是生物界的普遍现象，一些鱼类一次可产上万只，如鳕鱼 (CODFISH)，昆虫可达上百只。多卵受精后，这些卵受精往往相距很近。物理，化学，及生物学因素很可能使它们产生性质相同的染色体突变。

3) 同生的兄妹交配产生子代。
禁制近亲，血亲交配是人类文明的产物，是人类对近亲，血亲而带来严重后果而采取的对策。很难想象在其它生物中，会有同样的交配原则。多卵同生的兄妹带有同样的染色体结构，它们产生的配子是可以结合产生可生育的下一代。
笔者认为在自然界，产生有新染色体结构的生物并罕见，关键是这些数量从几个到几百个的生物是能否发展成一个数量可观的群体，即新的物种。新生物发育成物种除上述的三个步骤，还受下列几个因素的影响：

近期因素：
1) 同胎子妹的数量。
同胎子妹的数量越大，发展出新物种的机会越大。一百个同生子妹，两性个一半，各五十个。在一个开放的环境下，这五十对互相交配的机率要比双胎子妹在同样环境下大的多。
2) 外在，明显及稳定的表形 (PHENOTYPE)。
新生物要有外在的特征才能被同类识别。如突变只使新生物的内部器官有所改变，那么，它们之间就无法互相识别。这些外特征还要明显及稳定，这点似乎显而易见。
3) 隔离的环境。
封闭的环境会使新物种出现的机会越大。
如把一千个新生的鱼种放入大海，即使这种鱼有外在，明显及稳定的表形，让它们之间互相发现，也是实为不易。如把一千个新生的鱼种放入一个鱼塘，而又无其它鱼类，它们之间很容易互相发现，成为交配的伙伴。

远期因素：
新生物还要经过自然选择的过程，使新物种向适应自然变化的方向发展。经过自然选择的生物并不是新生物，而是同一生物中最适应自然变化的一群。如新生物都不能适应自然的改变，那新生物或新物种就会灭绝。所以说，达尔文所提出的自然选择过程与新物种的产生并无直接关系，它只关系到新物种自身演变的方向，及在世间存在的时间。

染色体突变论回答了以上得所有疑难
新理论完成了很多达尔文理论无法解释的问题，作者将上面对达尔文的疑难从染色体突变论的角度一一作答：

1) 很少有生物中间体。
可由两个方面去理解这个问题。根据达尔文自然选择的理论，一个新生物需经几十万年，几百万年才有可能产生。在在个过程中，一些适应环境改变的基因频率 (现代的概念) 就会逐渐增加，改变到一定程度，新的生物就会产生。如决定脖子长得基因随着时间的逐渐增加，脖子的长度也应逐渐增加，最终成为长颈鹿。
根据染色体突变理论，新生物是染色体突变的结果。染色体突变所带来信息往往是距大的，其结果是使生物体跳跃式的改突，并无中间体的产生，这是其一。
根据染色体突变理论，新生物是在个体水平上产生的。每一个体，在每一次生殖过程中都有产生新生物的可能。一个新生物并不要几十万年，几百万年就能产生下一个新生物。它可能只需几百或几千年繁殖，另一个新生物就会产生，它的前体会在自然选择的作用下灭亡。这样，生物中间体积累的数量就要比几十万年，几百万年积累下来少的多，而不足以在化石中留下痕迹，这是其二。所以，根据染色体突变理论推测就不会有，也不应该有大量的中间体。

2) 旧物种如何演变成有不同染色体解构新生物？
染色体在受精卵水平上突变，新生物即会带有与旧物种不同的染色体解结构。

3) 新生物是如何克服生殖障碍，产生子代？
多个新生物在同时，同地出生，它们带有同样的染色体解结构 (除性染色体外)。它们之间的交配即可克服所有的生殖障碍，产生有生殖能力的子代。

4) 先有鸡，还是先有卵？
新物种的最初形式是带突变染色体的受精卵。未突变染色体的受精卵只是它先祖最小的生命体。这个突变的受精卵应为鸡的单细胞阶段。可以说先有鸡，后有卵。

5) 整个人类可追诉到一个个体
从染色体突变理论推；人类的产生而是人类的祖先，比如说某只猩猩母亲多胎怀孕，在受精卵阶段，染色体发生岐变。这个新的染色体结构就是人的染色体结构。多胎同生的兄弟姐妹交配产生有生殖能力的下一代。
以此类推，地球上的绝大多数 ( 即使不时全部) 生物，只要是属于一个生物种，也和人一样，都是从一个母亲来的。
那么同种生物之内个体差异是如何产生的呢？它们是基因突变及重组产生的。染色体上的基因并不是恒定的，它总是在不断变化，变化的结果就会产生基因的多样性。多样性基因组合就会产生性状各异的个体。
用染色体突变理论推，其结果与上述实验发现完全吻合。

6) 末端物种

除此之外，染色体突变论还予测新生物产生的速度会逐渐下降，并可能会最终停止。理由如下：
1) 生物进化有从小到大的趋势。比如讲，古马也只有现在狗那么大。生物的形态变大是自然选择的结果：形状大的生物比形状小的生物更容易从物竞天则的环境中胜初。
2) 一般来说，越小的生物其同胎生育的数量越多，青蛙可产 20-30 只科蚪，鼠一胎可产 3 – 9 只，而人，马，象都是一胎只生一个，两胎以上的机会很少。这种生物从小到大的进化趋势使同胎生育的数量减少。
染色体突变论认为新物种发生的一个关键因素是同胎生育的数量。同胎生育的数量越少，新物种发生的可能性就越小。作者还提出了一个 “末端物种” 的概念，它是指生物已失去自然进化为其它物种的能力。一切单生物种都是 “末端物种”。例如：人即是 “末端物种”。人是不可能以在以自然的方式产生新的物种。人多是单产，即使有多胎同生，而且它们又带有同性质的突变的染色体，在现代社会中，也不可能让他们之间交配而产生子代。所以说，人的进化只能是种内进化，现在人可能比两万年前的古人更高，更聪明，但他们的染色体的数量及结构不会有显著改变，它们同为人类。

其它证据：

转基因动物实验：转基因动物实验可以把外源的基因转到动物中去。以转基因鼠为例，它可带有外源动物，甚至植物的基因。这种带转基因的鼠已不能和原来的鼠种交配产生后代，它们已不是一个生物种，但而它们之间看异性交配，产生后代。理论上，这些鼠可无限的交配下去，形成一个新的物种 (根据以上种的生物学定义)。

临床不孕研究：有人研究了患不孕症病人的染色体的核形，有大约四分之一的人都有异常核形。这些人之所以不孕，除可能伴随其它异常外，就异常核形本身，即可造成不孕。因这些人的配子细胞已不能与正常人的配子细胞配对，而生下有生育能力的子代。如根据上面种的生物学定义，这些染色体异常的人，与其它正常人已不是一个生物学的种。这些新生物都停留在单体阶段，无法发育成自己的种群。
考虑到地球上有过几千万种由有性繁殖机制而产生的生物，这种机制是否是所有种生物产生的机制，有待细致的后研究后，再作结论。但对在生物进化中有染色体明显改变的物种，这个机制是非常合理生物学过程。
无性繁殖是无需性细胞结合，也不牵扯到受精卵。但染色体突变论的原则也适用，其过程要简单的多。

达尔文不可能找到生物起源正确的答案

达尔文是与马克思同时代的人。达尔文物种起源发表于 1859 年。共产党宣言发表于 1848 年。我们现在熟知的很多生物学概念，在达尔文一书发表时，尚未提出。如 1865 年孟德尔碗豆实验发现了基因的分离和独立分配定律，1875 年认识到有丝分裂 (MITOSIS), 19 世纪 90 年代发现减数分裂 (MEIOSIS)， 1902 年 SUTTON AND BOVERI 提出染色体是遗传物质。摩尔根 (MORGAN) 在 20 年代初，用果蝇实验又证明基因坐落在出染色体上。正因为这些概念，对于找出物种演变的机制是至关重要的，所以说达尔文不可能找到生物起源正确的答案.
达尔文本人也被其自己的理论所困扰，主要是因 1) 缺少过渡型化石 2) 没有一个合理的遗传机制。可以想像，在那个基因，染色体，突变，有丝分裂，减数分裂概念都还闻所未闻的时代，达尔文提出 “物竞天则，适者生存” 作为新物种产生的理论，很可能是心中无奈，而出此“下策”，是不得已而为只。达尔文是那个时代的英雄，但不是时代的 “先知”，不可能对以后这么多发现所带来的疑问作出合理的答案。硬要用达尔文理论去解释这些疑问，不仅是对古人的不公，也是对自己的苛求。
我将以上两种观点的主要区别以列表的形式总结与下：

两种理论的比较

达尔文自然选择论染色体突变论补充说明
对生物化石的要求需大量中间体的存在无大量中间体的存在
因 1) 染色体突变使生物
产生飞跃式的变化
2) 新生物产生的速度很快，中间体的数量不足以在化石中留下痕迹实际发现，有很少的化石中间体存在
新生物产生的速度需几十万年，或几百万年可在个体水平上立即发生
突变的水平基因染色体
种内的差异开始时就有在后来逐渐产生
新物种产生的过程物竞天则，适者生存 1) 染色体在受精卵的突变，2) 多卵同性质的突变 3) 兄妹交配
决定新物种延续的因素基因突变及自然选择近期： 1) 同胎子妹的数量。
2) 外在，明显及稳定的表形。
3) 隔离的环境。

远期：基因突变及自然选择
新生物如何获的不同的染色体结构？无法解释合理解释：染色体在受精卵水平上的突变达尔文时代并没有基因及染色体的概念。
新生物如何克服生殖障碍？无法解释合理解释：多卵同性质的突变，兄妹交配达尔文时代无同源染色体配队的概念。
先鸡先卵？无法解释合理解释：带有突变染色体的受精卵是新生物的起点，它可认为是单细胞的鸡
人类共同拥有一个共同的族先与实验室发现不相吻合与实验室发现相吻合分子生物学发现所有人类来源于非洲一个母亲
适用范为微观进化宏观进化

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