神奇的进化

我小时候很喜欢玩蝌蚪,却从来没有好奇过为什么蝌蚪成长的过程是如此奇特:一个带尾巴的大头慢慢长出了两条后腿,再接着长出两条前腿,再然后尾巴就消失了,颜色也由黑色变成了绿色的青蛙,甚至于青蛙都不需要生活在水里,完全是蝌蚪版的鲤鱼跳龙门啊!更加不可思议的是,只会慢慢爬的丑陋的毛毛虫为什么又会变成会飞的五彩斑斓的蝴蝶?当然,生物课本告诉我,这是生物的变态发育。在脊椎动物中,大多是鱼类和两栖类有这么神奇的功能。不过至于为什么有的生物会变态,大多数生物不会,似乎没有完全让人信服的理由来解释这类奇怪的事情。

最近读到《新科学家》九月底的一篇关于生物变态和进化的文章,其中列举了一些科学家的最近研究成果,也可以作为变态的解释假说之一。在达尔文时代(19世纪70年代),达尔文的好朋友Francis Maitland Balfour曾经试图找到所有动物的祖先的幼虫。因为生命起源与海洋,他自然是从海洋生物开始。结果,他发现同类的海洋生物却有五花八门的幼虫,而所谓的所有动物的祖先的幼虫可能是一个被纤毛覆盖的球体。英国科学家Donald Williamson在1950年后也开始了类似的研究,结果他也发现海洋生物的变态方式让人叹为观止。比如一门叫luidia sarsi的海洋生物,它的幼虫为妇幼的、半透明的,靠吃海藻为生,但是等它长到4厘米时,它体内空腔中的某个细胞群就会自行成长为一个新的生物:一种肉食且喜欢呆在黑暗的海底的海星类生物!

Donald Williamson当时提出了惊人的理论:为什么会有一个生物的变态过程看起来就像由一种生物变成了另外一种生物?因为这个生物有多个不同的祖先!也就是说,这些生物的祖先杂交而产生了这些生物,所以这些生物的发育过程保持了不同祖先的特征!2002年有科学家进行了海洋生物的杂交,结果发现杂交后代的幼体最后进化成了圆形的成体,而这些成体非常类似于Francis Maitland Balfour早先猜测的所有动物的共同祖先的幼体。现代生物技术,特别是基因分析,也证实了类似的杂交生物集成了父母双方的特点,开辟了一条新的进化途径!这说明了什么?Donald Williamson的观点就是:杂交是生物进化的途径之一。

当然,现代科学不赞成动物之间杂交试验,因为此类技术有违伦理。不过从已有的科学证据出发,此类证据可以证实杂交在进化中的影响。

题外话,宇宙大爆炸的观点是深入人心,特别是霍金的《时间简史》如此畅销,加之今年的诺贝尔物理学奖又是给了宇宙加速膨胀发现者们。大爆炸理论大概就是说宇宙是一个奇点爆炸才形成的。也就是所有的所有,都是在那一瞬间才成为了可能。当然,宇宙演化的过程漫长之极。其实,在生物的进化中,有一个小型的,类似宇宙大爆炸的过程,这就是“寒武纪生命大爆发”。

根据维基上的中文解释,“寒武纪大爆发是指在距今5.3亿年前的寒武纪时期,短短200万年间,生命进化出现飞跃式发展的情形。几乎所有现代动物的“门”都在这一时期出现了。世界各地发现的化石群共同印证了这一生命进化史上的壮观景象,例如在中国云南省澄江县发现的这一时期的化石群就相当典型地呈现了此时期的非常多的不同种类的生物。” 达尔文本人对于寒武纪大爆发也非常困惑,即使到今日,寒武纪大爆发仍是科学界的一大谜题。不过,学界曾经提出过几种假说,比如有人认为地球在寒武纪之后才出现足以保存化石的稳定岩层,而前寒武纪的沉积物毁于地热和压力无法形成化石。也有人认为是那个时期气候特别好,使得大气中累积足够的氧气量,足以使大量动物短时间演化。

那么Williamson的杂交论自然也是假设的一种。生物在那个时期繁荣昌盛,也许是因为不同生物之间进行了杂交。不过,显然,Williamson的这个学说并不是很吃香,但是作为一门科学,我们是不是应该“大胆假设,小心求证”,至少在已有的试验中,这个学说已经找到了部分的证据。

话又说回来,是不是不进行变态的生物就没有杂交的祖先?记得以前看过一篇胡说八道的文章,它说人类保存有鱼类的本领(可以游泳),又可以生活在陆地,说明人类其实进化不完全,或者有许多祖先。当然,还好我们人类的胚胎不是变态发育的。不过想想也挺恐怖,万一杂交也是进化的手段,人类最终会不会为了生存跟别的种群杂交生出一些稀奇古怪的后代?那恐怖电影中的“异形”或许就弄假成真了。。。
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《新科学家》文章原文地址(30 September 2011 by Frank Ryan):http://www.newscientist.com/article/mg21128312.100-metamorphosis-evolutions-freak-factory.html

Author: admin

计算机科学家/哲学心理学逻辑学语言学爱好者 Computer Scientist

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