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隨筆:生命的進化

2018-05-04 隨筆

  生命從何而來?自從人類從愚昧中走出之時,就開始思考這個與自己切身相關的問題。從古希臘的哲學家到大陸東端的方士,無一不在思考這個問題。于是各種各樣的學說出現了——自然發生說、神創論、無始無終論……人們就在不斷地提出假說中摸索探究。

  最初,人們發現,垃圾成堆的地方過一段時間后會出現蒼蠅蚊子,河邊的腐草中會出現螢火蟲,燒過的草地會再長出草來,所以人們認為,生命是自然發生的。但是,經過嚴格的實驗,人們發現,自然發生說錯了——以前的現象沒有排除從外界引入生命的可能。

  黑暗的中世紀,天主教會禁錮了一切與其不同的思想。于是,上帝創造生命變成了金科玉律——上帝在七天之內創造了所有的事物,而且他們一成不變……但是總有人不迷信于《圣經》的權威,他們提出各種各樣的問題,讓神創論不攻自破——沒有太陽計時,一開始上帝如何確定一天?地層中的化石是什么原因?為什么鯽魚長期養殖后會變得漂亮?伏爾泰發動了“圣戰”,上帝的權威被打破了。

  自然神論的出現,使得人們認為生命是無始無終的——從來生命就是這樣。但是人工繁殖物種的變異,使得人們開始懷疑這一點——生命不是無始無終么?

  在這個時刻,達爾文提出了進化論。他的進化論雖然帶有很強的社會意義,但是還是為生物界注入了新的動力。經過長時間不斷的完善,進化論被人們所廣泛接受。

  生命如何進化?為什么生物是現在這個樣子——植物不會動,動物不能進行光合作用?人們提出了諸如這樣的問題。經過多年的研究,科學家們基本同意了如下的觀點,即生命首先通過化學進化產生,然后再以變異——選擇的方式進化。

  最初的`時候,地球上的環境與今天大不相同——還原性的大氣,充滿著甲烷、氨氣;電閃雷鳴;頻繁的地質運動;強烈的宇宙射線作用。在閃電、宇宙射線的作用下,還原性的大氣中產生了各種各樣的有機小分子化合物,譬如嘌呤堿、嘧啶堿、氨基酸等等。這一實驗已經被美國的生物學家米勒用實驗所證實。

  這些有機小分子在粘土為催化劑的催化下,形成了一些核苷酸——RNA的基本單元。這些核苷酸隨機的結合稱為RNA分子。但是這些RNA分子中,大部分不能保留它的序列信息,于是在漫長的地質時期后,它們都降解了。

  巧的是,有一些序列的RNA分子,他們能夠催化核苷酸的聚合同時按照自身的序列合成新的RNA。這些RNA分子保留了下來——至今有些生物體內的RNA,如四膜蟲的,還有這種功能。

  在隨后的漫長歲月中,這些RNA分子的功能逐漸被另外協同進化的兩種東西所取代——DNA和蛋白質。然后,蛋白質凝膠體小球與周圍的環境間產生界膜——生命的原始形式產生了。

  于是以后,一些原始生命從環境中無意獲得了某些光合色素,藍藻產生了。而另一些生命的基因變異,使得它們必須依賴與氧氣過活——好氧細菌的出現。這些生命體相互吞噬——有的吞噬了藍藻,有的吞噬了好氧菌,有的則都吞噬了。這些被吞進去的東西并沒有被消化,而是共生在宿主的體內——于是原始的植物和動物產生了——藍藻變成了葉綠體而好氧菌變成了線粒體。

  進化的過程,實際上是一個變異和選擇的過程。進化的方向是不定向的。比如,猿進化成人,體毛逐漸減少,這在間冰期氣溫較暖的條件下是適應于環境的,這就是進化。假如有一批人,由于變異體毛增多,變得和猿人一樣——人們通常稱之為退化——但是實際上這也是進化,只不過他們的進化——體毛增多——不適應于環境而已。

  例如植物,一開始植物多是移動的,少數植物變異為固著生活。后來環境變化,移動的種類不適于環境,被搞掉了,所以固著的植物生存下來,成為了今天的樣子。

  有些人認為地球上的東西是外星人創造的。這其實是神創論的變種。人是外星人創造的,外星人從何而來?外星人莫非是外外星人創造的??簡直是無稽之談嘛。

  那什么是進化?前面我說了,進化實際上是一個變異選擇的過程。任何生物的某種性狀發生了改變,這就是進化——只不過這種進化不一定適應于環境,所以就不一定能夠保存下來。

  但是個體的變異很難作為一種獨立的性狀保存下來。譬如一只果蠅的眼睛突變成蒼蠅那么大,然后被人拍死了。果蠅的大眼睛性狀并沒有流傳下來——它沒有后代。也就是說,個體并不是進化的單位。 那么進化的單位是什么?通過遺傳學、生態學的研究,人們意識到,種群才是生物進化的單位。

  什么叫種群?種,就是交配后可以產生具有生育能力的后代的生物,也就是說種內不存在生殖隔離。例如大忽悠家養了一群豬和一群驢,然后豬和驢交配,什么也不會生下來——這是生殖隔離;或者說范廚師家的驢和馬交配生下了一只騾子,但是騾子是不能生育后代的——這也是生殖隔離。也就是說豬、驢、馬是三種不同的物種,它們每一種的很多個體聚在一起就構成了一個種群。

  所以我們可以看出,全世界的人類是一個種群,沒聽說過那個黑人和白人生下的正常的小孩子沒有生育能力。

  那么種群如何作為一個進化的單位呢?我們知道,對于一個種群來說,它的每個個體都有一定的基因型,表現在外面就是各種各樣的性狀。假如某種基因所決定的性狀不適應于環境,環境就會如同一個篩子一樣將攜帶有這種基因的個體逐漸給搞掉。于是整個種群的基因頻率發生了變化,種群就進化了。

  例如,黃大錘家養了一群狗,這群狗有的毛長,有的毛短。黃大錘常年在外打工,沒有工夫照顧這群狗,一年冬天,天氣特別特別的冷,毛短的狗都凍死了。于是黃大錘的狗就全成了長毛狗。以后這些長毛狗繁殖的后代也基本都是長毛狗。

  假如在那個特別冷的冬天,黃大錘在家里建了一堵墻,把這群狗隨機的分成了兩部分,每一部分都是有一些長毛狗和一些短毛狗。但是墻的一面有暖氣,所有狗都過得挺舒坦,另一面的狗只能挨凍。而狗又不能跨過這堵墻,于是那年冬天后,外面的狗就成了上面那個例子中的長毛狗種群,而里面的狗還和原先的種群一樣。這堵墻,我們稱之為地理隔離。

  就是這樣,生物種群由于環境的變化而被分割開來,而后由于環境的不同,種群的基因頻率發生變化,兩個種群漸漸產生差別,最后成為了兩個不同的物種。

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