進化論:那著名的“通往智人之路”形象是錯誤的

進化論:那著名的“通往智人之路”形象是錯誤的

進化論解釋了包括我們在內的所有生物的生命是如何出現的。通過向生物體不斷添加特徵,並不斷增加其複雜性來假設進化工作很容易。一些魚演變出腿,然後走到土地上。一些恐龍進化出翅膀並開始飛翔。其他人則進化出子宮,並開始生下年輕的生命。

然而,這是對進化論最主要,最令人沮喪的誤解之一。生命之樹的許多成功分支都保持簡單(例如細菌),或降低了它們的複雜性(例如寄生蟲)。他們做得很好。

在發表於《自然生態與進化》上的一項最新研究中,科學家比較了100多種生物(主要是動物)的完整基因組,以研究動物王國在遺傳水平上是如何變化的。結果表明,主要動物群體(例如包括人類在內)的起源與增加新基因無關,而與大量基因損失有關。

進化生物學家斯蒂芬·傑伊·古爾德(Stephen Jay Gould)是的“通往智人之路(The March of Progress )”的最強反對者之一,這種觀點認為進化總是導致複雜性的增加。古爾德在他的《滿屋》(Full House,1996年)一書中使用了酒鬼漫步的模型。酒鬼離開了火車站的酒吧,笨拙地在站臺上來回走動,在酒吧和火車軌道之間搖擺。如果時間足夠,酒鬼將掉入鐵軌並被困在那裡。

進化論:那著名的“通往智人之路”形象是錯誤的

The March of Progress (The Road to Homo Sapiens)

該站臺代表了一種複雜程度,其中酒吧代表最低的複雜度,而鐵軌是最大的複雜度。生命出現類似於從酒吧出來,以最小的複雜性出現。有時,它會偶然跌落到鐵軌上(以增加複雜性的方式演變),而另一些時候則是偶然地回到酒吧(降低複雜性)。

沒有哪種選擇比另一個更好。根據環境的不同,保持簡單或降低複雜性可能比增加複雜性更好地生存。

但是在某些情況下,動物群會進化出複雜的特徵,這些特徵是它們身體運作方式所固有的,不再失去那些基因而變得更簡單 - 它們會卡在火車軌道上(在這個比喻中,沒有列車需要擔心。)。比如,多細胞生物很少回到單細胞狀態。

如果我們只關注困在火車軌道上的生物,那麼我們對生命的偏見會從簡單到複雜的直線發展,錯誤地認為較舊的生命形式總是簡單的,而較新的生命形式則是複雜的。但是,通往復雜性的真正途徑更加曲折。

古爾德與牛津大學的彼得·霍蘭德(Peter Holland)一起,研究了動物的遺傳複雜性如何進化。以前,他們已經證明添加新基因是動物界早期發展的關鍵。然後,問題就變成了後來的動物進化過程中是否如此。

學習生命之樹

大多數動物可以歸類為主要的進化譜系,即生命樹上的樹枝,顯示了當今動物如何從一系列共同的祖先進化而來。為了回答複雜性的問題,古爾德與霍蘭德研究了可公開獲得基因組序列的每個動物譜系,並與許多非動物譜系進行比較。

一種動物血統是後口動物總門(deuterostome),包括人類和其他脊椎動物,以及海星或海膽。另一個是蛻皮動物總門(ecdysozoan),包括節肢動物(昆蟲、龍蝦、蜘蛛、千足蟲)和線蟲動物門。脊椎動物和昆蟲被認為是最複雜的動物。最後是冠輪動物(lophotrochozoa),其中包括諸如軟體動物(如蝸牛)或環節動物(如蚯蚓)等。

研究人員選擇了各種各樣的生物,並希望瞭解它們與生命樹之間的關係以及它們共享和不共享的基因。如果某個基因存在於樹的較舊分支中而不是較年輕的分支中,則推斷該基因已丟失。如果某個基因不存在於較老的分支中而是出現在較年輕的分支中,則認為它是在較年輕的分支中獲得的新基因。


進化論:那著名的“通往智人之路”形象是錯誤的

生命樹圖,顯示了不同動物群體的基因變化數量。向下的橙色三角形表示基因缺失。向上指向的綠色三角形表示基因的獲得。三角形越大,變化越大。

結果顯示,丟失的基因和獲得的基因數量空前,這在以前的分析中從未見過。後口動物總門(包括人類)和蛻皮動物總門(包括昆蟲)這兩個主要譜系顯示出最多的基因丟失。相反,冠輪動物在基因的新穎性和損失之間顯示出平衡。

結果證實了斯蒂芬·傑伊·古爾德的觀點,表明在基因水平上,動物的出現是通過離開酒吧並在複雜性上實現了巨大飛躍而出現的。但是在最初的熱情之後,有些譜系因丟失基因而跌落到了酒吧附近,而另一些譜系卻落在了鐵軌上而獲得了基因。研究人員認為這是進化的完美總結,是酒吧和火車鐵軌之間由豪飲引起的隨機選擇。


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