簡單解釋進化論:我們如何知道生物進化正在發生

新浪科技訊 北京時間8月4日消息，據國外媒體報導，“進化論”是現代科學中的一個偉大理論，它嘗試探究生命的奧秘，探討遠古的簡單生命如何演變為我們今天所見到的大千世界。對科學家來，生物在進化是一個不爭的事實。而我們普通大對此也深信不疑，這就如同地球是圓的、萬有引力、野餐遇到的蜜蜂會很煩等概念一樣，它擁有潛在的確定性不容置疑。但你肯定不知道在某些地方，“進化論”卻備受爭議，在那裏它只是被僅僅看作一個理論罷了，或者早已被當作一個謊言而被忽略了。

但為什麼生物學家對此深信不疑？有何證據呢？答案究竟是什麼？在此，還是首先給個非常粗糙的答案：那就是生命確實已經進化了。

首先快速的介紹一下達爾文的“生物進化論”究竟了什麼。我們大部分人都持這種觀點：生物體隨時間而發生改變，適者生存，正是如此才使得一些猿類進化成了 人類。達爾文的“進化論”提到每一代的生命體與上一代相比都會有細微的差別，而這些細微的不同有時則會幫助他們有時卻也會害了他們。當生物為了食物和伴侶 而競爭時，具有優勢的則能夠生存繁衍更多后代，而不具有優勢的則不能。所以在特定人口的條件下，優勢群體會慢慢變得廣泛起來，而非優勢群體則會慢慢消失。 加以充足的時間，這些細微的差別則會慢慢聚集最終導致新物種的生。正是一次一點的小改變，蠕蟲最終進化成了魚類，魚類開始長出四肢走向陸地，那些四肢動物長出毛髮甚至開始雙腿直立行走，他們就叫做“人類”，而人類發現了“進化論”。

也許這會有點難以置信，但有一點你能很輕鬆的認識到：你與你的父母並非一模一樣的，也許你有不同的發色，或者你更高。但至於你究竟是否是一條蠕蟲經過無窮無盡的進化而來就不好了。許多人當然不認可這一法，但此刻就忘掉那些條條框框吧，讓我們像達爾文一樣從你家的台階上開始來探尋奧秘吧。

1859年出版的達爾文名著《物種起源》，就是從讓讀者去發現生活中的熟悉事物開始的。並不是從少有人踏足的熱帶小島和遠在千里之外的茂密森林，而是你家的花園和農院。在那，你不僅能輕鬆看到物種之間特性的傳遞，還能看到隨時間的推移某種屬性會慢 慢改變。達爾文高度重視培育和養護的過程，多代過后，農民已經成功地將家禽養的更大更壯、農作物的量也越來越高。假設你想得到能夠下更多蛋的母，首先 你就得找到那些比一般母能下更多蛋的母，然后在它們下的蛋孵出來的小中，找到那些也能下更多蛋的。如果你將這個過程不斷重覆，最終你會得到比一般 母下更多蛋的母。一隻與家養母最近親的叢林一年中可能下30個蛋，而一隻家養的母則能達到10倍之多。我們把這種代際之間不斷的變化叫做“進化”。

一隻小也許會在很多地方與它的父母相似，比如它也是一隻而不會被誤認為是一隻食蟻獸，也許它與它的父母更像，但不會一樣。“而這就是進化，是由一連串的改變最終促成的。”來自倫敦大學學院的Steve Jones 教 授道。你也許會認為人工養育只能生很小的變化，但其實還能生更多變化。達爾文：“人工培育條件下，目前還沒有記錄記載已經變化的物種就不能生新 的變化了。我們最古老的人工培育植物—大麥就還在不斷生新的變化，最古老的家禽動物也仍然還能夠生迅速的進化。”人工培育是一種在人類監視下極有必要 的進化，它展現了世世代代的細微變化最終能夠生巨大的變化。“這無可避免，遲早要來的。”Jones。

而從怎樣培育下更多蛋的到自然新物種的進化確實是一個比較跳躍的轉變。根據進化論理論，那些最終的祖先是恐龍，再往后一點就是魚了。這就是答案所在，很簡單。足夠長時間的細微改變最終會形成巨大的變化。想要看證據，那就看看一些古老的記錄吧，比如化石。

化石是很久之前的動物死掉后在岩石中得以保存的屍體。由於岩石是一層一層地藏在地底下，所以化石通常是按照時間順序存在的，最古老的化石就藏在最底層。按照時間順序看一遍化石記錄，你就能很清晰地發現隨時間的推移所生的變化。所有最古老的化石都存在被叫做單細胞的生物，比如細菌。而具有更複雜結構動植物的出現時間要比它晚的多。在動物化石裏，魚要比兩棲動物、鳥類和哺乳動物出現的更早。我們人類的近親類人猿則處在最淺的岩石層，也就是在最晚的化石中找到。通過仔細地研究化石，科學家已經能夠將現有物種與已經滅的物種聯繫起來，通常都預測出一種是另一種進化的后代。比如在2014年，科學家們發現了一塊5500萬年前一種叫作Dormaalocyon食肉動物的化石，它可能就是今天獅子、老虎和熊的共同祖先，而這個秘密是科學家們從它的牙齒上發現的。然而，也許你還是不太信服。那些動物的確可能有一樣的牙齒，但獅子、老虎和Dormaalocyon卻終究是不同的物種。我們又是如何知曉它從一個物種進化為其他的呢？

化石所能起到的作用僅限於此，因為它畢竟還不太全面。Jones：“如果你看了足夠多的化石，你所看到的就只是一個存在了足夠長時間的物種，接下來你看到的則是與原先有很大不同的另外一個罷了”。但隨越來越多的化石被發現，大量的過渡化石也被發現了。這些丟失的聯繫就是相近物種之間的聯繫所在。

觀察一個新物種的生也是有可能的。2009年，來自新澤西普林斯頓大學的Peter和Rosemary Grant就描述了在加拉帕戈斯群島上一種新雀類的生過程。1981年，一隻新雀來到了一座叫作達芬梅傑的島上。它的體型不同尋常的大、發出的聲音也與當地的鳥類不同。后來，它成功的繁殖而它的后代也繼承了它不同聲音的特點。幾代之后，它們的新一代再度被隔離，因為它們與其他鳥長得不同、聲音不同。它們成為了一個新的物種，它們已經通過進化形成了新物種了。這種新物種與祖先只有輕微的差別：樣子和聲音不同，但這讓觀察更大變化的發生成為可能。

來自密安州立大學的Richard Lenski 管理世界上歷史最久的進化實驗。自1988年以來，Lenski在他的實驗室裏已經追蹤了12種大腸桿菌，細菌被儲存在專門的設備容器中，Lenski的團隊還會頻繁地去冰凍保留一些樣本。他：“我們已經努力每天都去完成這項工作。現在的大腸桿菌早已不是1988年的大腸桿菌了。”在所有12種細菌中，相比於它們的祖先，現在進化后的細菌成長得更加迅速。”它們已經適應了所給予它們的化學混合物質。“這是一個關於達爾文物競天擇觀念很直接的演示，經過20多年的實驗，現在的成長要比它們的祖先快80%。”

2008年，Lenski的團隊宣佈他們實驗的細菌已經有了一個巨大的改變，它們生存的物質中所添加的化學混合物包含一種叫做檸檬酸鹽的物質，普通大腸桿菌難以消化。但經過31,500代之后，12種大腸桿菌中的一種開始以檸檬酸鹽為營養來源。這就好像人類某天突然具有吃樹皮的能力了。Lenski：“檸蒙酸鹽一直都有，所以12種大腸桿菌都有機會生這樣的改變，但為什麼最后只有一種呢？”這時候，Lenski每天都會冰凍一部分樣本細菌的習慣就顯得格外重要。藉此，他得以重新回過頭來檢查以前的細菌樣本，從而研究出讓細菌能夠消化檸檬酸鹽的改變的原因是什麼。

為了做到這點，他必須掀開真相外面的面紗。他使用了在達爾文時代並不具有的工具，一個對我們關於進化這一概念進行徹底革命的工具：基因。所有的生物都攜帶基因。基因最終控制生物怎樣生長，而且一代接一代的傳遞給后代。當一隻母下很多的蛋，它的后代也能下很多的蛋，這得益於基因。自上個世紀以來，科學家就已經解譯了一些不同物種的基因。也就是所有的生物都以同樣的方式在DNA中儲存信息，既基因密碼。而且，生物也會共用很多基因，許多人類中發現的DNA在其他生物的DNA中也會發現。這兩個事實明了現在的生命都有一個共同的祖先，最后一位所有生物的祖先至少生活在數億年前。

通過比較共有的基因數量，我們能夠判斷出生物的關係有多近。“試換一種方式來解釋，而不是依靠隨時間順序性而生的改變。”來自倫敦自然歷史博物館的Chris Stringer 。“我們與黑猩猩有共同的祖先，我們也是從那位共同的祖先開始分化的。”我們也能夠使用基因技術來調查進化所生的改變。當Lenski重新回過頭來研究大腸桿菌樣本時，他發現能消化檸檬酸鹽的細菌DNA上具有一些其它細菌不具有的變化。這種變化我們叫做突變。一些突變可能在它們具有這項新能力之前就發生了，但當具有了突變所需要的環境之后，這種能力就會顯現。

Lenski的研究顯示了進化能夠生革命性的變化，但進化並不一定總是好的。由突變所引起的改變通常很少是好的，實際上大部分的突變要麼沒有影響，要麼就是壞的影響。當細菌局限於一個孤立的環境，它們有時會將一些不好的基因突變代際傳遞下來。隨時間推移，這就會嚴重阻礙這個物種的存在。Moran：“這真的是一個進化的過程，它明並不是所有的進化都能提高適應性或者更好，它們更有可能是壞的。”更有甚者，生物會失去某項能力。比如，居住在黑暗洞穴的動物往往都會失去它們的眼睛。

進化得更好這一概念可以追溯到一個叫作讓-巴蒂斯特·拉馬克的科學家，他比達爾文推行生物進化的思想更早。但不同於達爾文，他認為生物進化得更好是一個對環境的反應，盡管它們自身也想進化。拉馬克的理論明了長勁鹿擁有長脖子是因為它們的祖先要夠到高高的樹，並將這項剛習得的長脖子傳給了后代。Jones：“達爾文曾私下評論拉馬克的理論都是胡扯，毫無依據。‘它們自己想要進化’是什麼意思？你又怎麼來檢驗？”達爾文提出了另外一個理論：自然選擇理論，它提供了一個關於長勁鹿長脖子的完全不同的解釋。

現在我們把所有證據的片段拼合起來，就可以看到生物真的已經進化了。進化是由基因中的隨機突變引起，會慢慢生細微的變化並最終生新的物種，其中大部分的變化是由自然選擇驅動，進而淘汰那些不太適合環境的生物種類。

最后，咱們來將這個理論運用到我們人類自己身上。現代人類在擴散到全世界之前，在非洲就已經進化了。化石展現了從四肢爬行類人猿動物到兩肢動物，大腦也在不斷變大。第一批人類與其他的穴居人類異種交配並離開了非洲。結果，歐洲人和亞洲人的后裔攜帶者穴居人的DNA，而非洲人則沒有。這發生在千萬年前，而這還遠未結束，我們還在進化。

當然，也還有一些我們至今沒有弄清楚答案的的問題。Stringer提了一個簡單的問題“究竟是什麼基因改變允許我們人類能夠直立行走，為什麼這次進化如此成功呢”。到目前為止，我們還不得而知，但通過化石和更先進的基因技術，我們也許在未來某天能夠得到答案。我們唯一確信的就是進化是自然界一個不變的事實，它是地球上萬物生長的一個基本法則。

所以下次當你外出時，看看你花園裏或者農場中的動植物，仔細想想它們究竟是怎樣來到那的。萬物生，無論是一隻螻蟻還是一頭大象，均是遠古大家庭的最新成員，從它此生到到它的祖先延綿足有30億年之久，而我們也只是其中之一。 (願願)