從彩虹一般色彩豐富的蜥蜴到蝴蝶身上絢麗多彩的斑紋;從能夠利用四肢間皮膜滑翔的松鼠到可以從一棵樹(shù)“飛”到另一棵樹(shù)的蛇,大自然的各個(gè)物種為了適應(yīng)環(huán)境而進(jìn)化出來(lái)的千奇百怪的特性令人感到驚奇。
自然選擇一直以來(lái)被科學(xué)家們認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)進(jìn)化方向的主要因素,也是創(chuàng)造了生物多樣性的主要原因之一,但是我們能夠把自然選擇當(dāng)成是創(chuàng)造這個(gè)豐富多彩的大自然的唯一原因嗎?
紐約斯托尼布魯克大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化學(xué)院的科學(xué)家馬西莫·皮格留奇說(shuō):“我們認(rèn)為目前生物學(xué)中最偉大的未解之謎之一就是對(duì)自然選擇的定位問(wèn)題,自然選擇到底是不是推進(jìn)進(jìn)化方向和創(chuàng)造物種多樣性的唯一原因?也許還有我們未知的因素一直在發(fā)揮作用,我希望這種假設(shè)最終會(huì)成為現(xiàn)實(shí),以豐富對(duì)我們生活的這個(gè)世界的深層了解”。
自然形成的秩序
有些研究學(xué)者認(rèn)為,生物和非生物系統(tǒng)往往都具有一種自發(fā)的自我形成秩序的特性,這種自我組織的能力也是推進(jìn)物種進(jìn)化的動(dòng)力之一,而且這種能力對(duì)生物來(lái)說(shuō)還可以遺傳給下一代。
對(duì)于非生物體系來(lái)說(shuō),一個(gè)典型的例子就是暴風(fēng)雨,這種巨大的風(fēng)暴完全不是隨機(jī)的氣流組合,科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)暴風(fēng)雨是一個(gè)具有高度秩序的氣象系統(tǒng),各種空氣流在暴風(fēng)雨中自發(fā)地形成有序的結(jié)構(gòu),共同作用才達(dá)成了巨大的破壞效果??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多證據(jù)表明生物有機(jī)體也具有類似的特性,它們的各種性狀是自發(fā)的有序地組合的。
基因的靈活多樣
一些科學(xué)家列出了其他一些可能驅(qū)動(dòng)生物進(jìn)化的因素。皮格留奇博士說(shuō):“在過(guò)去的二十年間,科學(xué)家們開(kāi)始推測(cè)復(fù)雜的生物系統(tǒng)(如活體生物本身)的某些屬性對(duì)進(jìn)化有驅(qū)動(dòng)作用,它們和自然選擇的作用合在一起,使得原始生物進(jìn)化出了眼睛、細(xì)菌鞭毛、翅膀或者是龜殼一類奇怪的特征,以適應(yīng)環(huán)境的需要”。
這里我們引入一個(gè)叫做“顯型可塑性”的概念,這種現(xiàn)象是指生物在適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程中,可以通過(guò)進(jìn)化靈活的改變身體某一部分的特性,發(fā)育出新的器官和組織。但是這種差異不是在基因?qū)用娴模e個(gè)例子來(lái)說(shuō),蜜蜂的種群里工蜂和兵蜂的基因是完全一致的,但在發(fā)育的過(guò)程中不同的基因完成了表達(dá),于是出現(xiàn)了這兩種蜜蜂在行為和體征上的巨大差異,外界的環(huán)境因素,例如溫度或是其在胚胎期的食物,都是促成工蜂和兵蜂表達(dá)不同基因的原因。
這種“顯型可塑性”的意義在于,在進(jìn)化過(guò)程中有益的形狀可以遺傳給下一代,當(dāng)顯型特征不斷遺傳積累的時(shí)候,外界的自然環(huán)境就會(huì)幫助一個(gè)物種淘汰掉不適應(yīng)環(huán)境需要的性狀,而保持那些有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的后代。
大自然充滿著新奇
目前為止,生物學(xué)家對(duì)生物從受精卵到成熟個(gè)體的發(fā)育過(guò)程都十分了解,但是在其發(fā)育過(guò)程中環(huán)境和基因因素如何發(fā)揮作用則一直不得而知??茖W(xué)家研究了一種叫做紅腹濱鷸的海鳥(niǎo),發(fā)現(xiàn)部分鳥(niǎo)類也會(huì)根據(jù)遷徙路線的不同改變某些生物性狀。
當(dāng)紅腹濱鷸被關(guān)進(jìn)籠子里放養(yǎng)到氣候比較寒冷的地區(qū)的時(shí)候,這種鳥(niǎo)的飛行肌肉和部分器官就會(huì)萎縮,以減少熱量的損失,而這種改變的特性可以遺傳給下一代紅腹濱鷸。
隨著生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的綜合發(fā)展,促進(jìn)生物進(jìn)化的各種因素和其在進(jìn)化過(guò)程中所起的作用都會(huì)越來(lái)越清楚,而達(dá)爾文提出的自然選擇驅(qū)動(dòng)的進(jìn)化論會(huì)在發(fā)展中更加豐富正確。
當(dāng)我們了解了生物進(jìn)化的各種驅(qū)動(dòng)力之后,下一個(gè)問(wèn)題又?jǐn)[在我們面前了——那就是偶然因素在生物進(jìn)化的過(guò)程中到底起了多大的作用?我們是碰巧長(zhǎng)成現(xiàn)在這個(gè)樣子的嗎?
這些道理看似可以解釋這一問(wèn)題,可是細(xì)究起來(lái)又都說(shuō)不通。這一假設(shè)的前提是事物要出現(xiàn)很大變化才能夠成立。那生物為什么要出現(xiàn)大變化呢?基因突然變了?自然環(huán)境突然變了?這些都不是突然就發(fā)生改變的,所以這一問(wèn)題還有待探討。
地球上的生物由單細(xì)胞變?yōu)楝F(xiàn)在的復(fù)雜動(dòng)物難道真的是競(jìng)爭(zhēng)需要,環(huán)境影響。仔細(xì)想想好像還覺(jué)得少了點(diǎn)什么。促使生物進(jìn)化的誘因又是從哪里來(lái)的?這些問(wèn)題看來(lái)只能留給科學(xué)家去解決了。
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