❶ 生物發生變異的好處
變異是不定向的,有害變異在自然選擇中消失,而有利變異保留。生物的進化就是有利變異的積累。沒有基因的變異,生物就沒有變化,變得「千篇一律」,也就無法適應環境的變遷,從而滅亡。所以,變異才能使生物不斷地進化
生物變異還可以培育出新性狀的物種,獲得有利於生產需要的產品
中心思想就一個,變異能幫助生物適應新環境.有利於生物的繁衍.好處壞處的出發點就這. 你要說他好,就要扣住好的生物說,例如我們!人類,要是不變異,不進化,你還是大猩猩,猴老大,什麼文明發展都沒了,你要說他不好,就扣住不好的生物說,例如病毒!變異了不好吧?為什麼SARS,ADIS那麼牛B?就因為他們變異迅速!今天研究的疫苗明兒就沒得用了,所以難於治療!
地球上的環境是復雜多樣、不斷變化的。生物如果不能產生變異,就不能適應不斷變化的環境。
如果沒有能遺傳的變異,就不會產生新的生物類型,生物就不能由簡單到復雜,由低等到高等地不斷進化。由此可見,變異為生物進化提供了原始材料。
變異在農業生產上的應用 在農作物、家禽、家畜中,有時會出現對人有益的變異。例如,牛群中可能出現肉質較佳的牛,也可能出現產奶較多的牛。人們挑選這樣的牛進行大量繁殖,經過不斷地選育,就能得到肉質好或產奶多的親品種.
有一些小麥品種在高水肥的條件下產量很高,但是由於植株高,抗倒伏能力差,大風一來,就會大片大片地倒伏,既影響產量,又不容易收割。怎樣才能得到既高產又抗倒伏的品種呢?科學工作者利用一種普通的矮稈小麥抗倒伏能力強的特性,將這種小麥與高產的高稈小麥雜交,在後代植株中再挑選稈較矮、抗倒伏、產量較高的植株進行繁殖。經過若干代的選育以後,就得到了高產、矮稈、抗倒伏的小麥新品種。
不夠這里還有:
在豐富多彩的生物界中,蘊含著形形色色的變異現象。在這些變異現象中,有的僅僅是由於環境因素的影響造成的,並沒有引起生物體內的遺傳物質的變化,因而不能夠遺傳下去,屬於不遺傳的變異。有的變異現象是由於生殖細胞內的遺傳物質的改變引起的,因而能夠遺傳給後代,屬於可遺傳的變異。可遺傳的變異有三種來源:基因突變,基因重組,染色體變異。
基因突變:
正常人的紅細胞是圓餅狀的,鐮刀型細胞貧血症患者的紅細胞卻是彎曲的鐮刀狀的。這樣的紅細胞容易破裂,使人患溶性貧血,嚴重時會導致死亡,分子生物學的研究表明,鐮刀型細胞貧血症是由基因突變引起的一種遺傳病。
基因突變的概念 人們在對鐮刀型細胞貧血症患者的血紅蛋白分子進行檢查時發現,患者血紅蛋白分子的多肽鏈上,一個谷氨酸被纈氨酸替換。為什麼發生氨基酸分子結構的改變呢?經過研究發現,這是由於控制合成血紅蛋白分子的DNA的鹼基序列發生了改變,這種改變最終導致了鐮刀型細胞貧血症的產生。
除鹼基的替換以外,控制合成血紅蛋白分子的DNA的鹼基序列發生鹼基的增添或缺失,有時也會導致血紅蛋白病的產生。由於DNA分子中發生鹼基對增添、缺失或改變,而引起的基因結構的改變,就叫做基因突變。
基因突變是染色體的某一個位點基因的改變。基因突變使一個基因變成它的等位基因,並且通常會引起一定的表現型變化。例如,小麥從高稈變成矮稈,普通羊群中出現了短腿的安康羊等,都是基因突變的結果。
基因突變在生物進化中具有重要意義。它是生物變異的根本來源,為生物進化提供了最初的原材料。
引起基因突變的因素很多,可以歸納為三類:一類是物理因素,如X射線、激光等;另一類是化學因素,是指能夠與DNA分子起作用而改變DNA分子性質的物質,如亞硝酸、鹼基類似物等;第三類是生物因素,包括病毒和某些細菌等。
基因突變的特點 基因突變作為生物變異的一個重要來源,它具有以下主要特點。
第一,基因突變在生物界中是普遍存在的。無論是低等生物,還是高等的動植物以及人,都可能發生基因突變。基因突變在自然界的特種中廣泛存在。例如,棉花的短果枝,水稻的矮稈、糯性,果蠅的白眼、殘翅,家鴿羽毛的灰紅色,以及人的色盲、糖尿病、白化病等遺傳病,都是突變性狀。自然條件下發生的基因突變叫做自然突變,人為條件下誘發產生的基因突變叫做誘發突變。
第二,基因突變是隨機發生的。它可以發生在生物個體發育的任何時期。一般來說,在生物個體發育的過程中,基因突變發生的時期越遲,生物體表現突變的部分就越少。例如,植物的葉芽如果在發育的早期發生基因突變,那麼由這個葉芽長成的枝條,上面著生的葉、花和果實都有可能與其他枝條不同。如果基因突變發生在花芽分化時,那麼,將來可能只在一朵花或一個花序上表現出變異。
基因突變可以發生在細胞中,也可以發生在生殖細胞中。發生在生殖細胞中的突變,可以通過受精作用直接傳遞給後代。發生在體細胞中的突變,一般是不能傳遞給後代的。
第三,在自然狀態下,對一種生物來說,基因突變的頻率是很低的。據估計,在高等生物中,約10五次方到10的八次方個生殖細胞中,才會有1個生殖細胞發生基因突變,突變率是10的負五次方到10的負八次方。
第四,在多數基因突變對生物體是有害的。由於任何一物都是長期進化過程的產物,它們與環境條件已經取得了高度的協調。如果發生基因突變,就有可能破壞這種協調關系。因此,基因突變對於生物的生存往往是有害的。例如,絕大多數的人類遺傳病,就是由基因突變造成的,這些病對人類健康構成了嚴重威脅。又如,植物中常見的白化苗,也是基因突變形成的。這種苗由於缺乏葉綠素,不能進行光合作用製造有機物,最終導致死亡。但是,也有少數基因突變是有利的。例如,植物的抗病性突變、耐旱性突變、微生物的抗葯性突變等,都是有利於生物生存的。
第五,基因突變是不定向的。一個基因可以向不同的方向發生突變,產生一個以上的等位基因。例如,控制小鼠毛色的灰色基因可以突變成黃色基因,也可以突變成黑色基因。
人工誘變在育種上的應用 人工誘變是指利用物理因素(如X射線、γ射線、紫外線、激光等)或化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)來處理生物,使生物發生基因突變。用這種方法可以提高突變率,創造人類需要的變異類型,從中選擇、培育出優良的生物品種。
基因重組:
基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中,控制不同性狀的基因的重新組合。基因的自由組合定律告訴我們,在生物體通過減數分裂形成配子時,隨著非同源染色體體的自由組合,非等位基因也自由組合,這樣,由雌雄配子結合形成是一種類型的基因重組。在減數分裂形成四分體時,由於同源染色體的非姐妹染色單體之間常常發生局部交換,這些染色體單體上的基因組合,是另一種類型的基因重組。
基因重組是通過有性生殖過程實現的。在有性生殖過程中,由於父本和母本的遺傳特質基礎不同,當二者雜交時,基因重新組合,就能使子代產生變異,通過這種來源產生的變異是非常豐富的。父本與母本自身的雜合性越高,二者的遺傳物質基礎相差越大,基因重組產生變異的可能性也越大。以豌豆為例,當具有10對相對性狀(控制這10對相對性狀的等位基因分別位於10對同源染色體上)的親本進雜交時,如果只考慮基因的自由組合所引起的基因重組,F2可能出現的表現型就有1024種(即2的十次方)。在生物體內,尤其是在高等動植物體內,控制性狀的基因的數目是非常巨大,因此,通過有性生殖產生的雜交後代的表現型種類是很多的。如果把同源染色體的非姐妹染色單體交換引起的基因重組也考慮在內,那麼生物通過有性生殖產生的變異就更多了。
由此可見,通過有性生殖過程實現的基因重組,為生物變異提供了極其豐富的來源。這是形成生物多樣性的重要原因之一,對於生物進化具有十分重要的意義。
染色體變異:
基因突變是染色體的某一個位點上基因的改變,這種改變在光學顯微鏡下是看不見的。而染色體變異是可以用顯微鏡直接觀察到的比較明顯的染色體變化,如染色體結構的改變、染色體數目的增減等。
染色體結構的變異:
人類的許多遺傳病是由染色體結構改變引起的。例如,貓叫綜合征是人的第5號染色體部分缺失引起的遺傳病,因為患病兒童哭聲輕,音調高,很像貓叫而得名。貓叫綜合征患者的兩眼距離較遠,耳位低下,生長發育遲緩,而且存在嚴重的智力障礙。
在自然條件或人為因素的影響下,染色體發生的結構變異主要有4種:1.染色體中某一片段的缺失;2.染色體增加了某一片段;3.染色體某一片段的位置顛倒了180度;4.染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。
上述染色體結構的改變,都會使排列在染色體上的基因的數目和排列順序發生改變,從而導致性狀的變異。大多數染色體結構變異對生物體是不利的,有的甚至會導致物體死亡。
染色體數目的變異:
一般來說,每一種生物的染色體數目都是穩定的,但是,在某些特定的環境條件下,生物體的染色體數目會發生改變,從而產生可遺傳的變異。染色體數目的變異可以分為兩類:一類是細胞內的個別染色體增加或減少,另一類是細胞內的染色體數目以染色體組的形式成倍地增加或減少。
染色體組 在大多數生物的體細胞中,染色體都是兩兩成對的。例如,果蠅有4對共8條染色體,這4對染色體可以分成兩組,每一組中包括3條常染色體和1條性染色體。就雄果蠅來說,在精子形成的過程中,經過減數分裂,染色體的數目減半,所以雄果蠅的精子中含有一組非同源染色體(Ⅹ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 或 Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)
細胞中的一組非同源染色體,它們在形態和功能上各不相同,但是攜帶著控制一種生物生長發育、遺傳和變異的全部信息,這樣的一組染色體,叫做一個染色體組。例如,雄果蠅精子中的這組染色體就組成了一個染色體組。
二倍體和多倍體 由受精卵發育而成的個體,體細胞中含有兩個染色體組的叫做二倍體。體細胞中含有三個或三個以上染色體組的叫做多倍體。其中,體細胞中含有三個染色體組的叫做三倍體;體細胞中含有四個染色體組的叫做四倍體。例如,人、果蠅、玉米是二倍體,香蕉是三倍體,馬鈴薯是四倍體。多倍體在植物中很常見,在動物中比較少見。
多倍體產生的主要原因,是體細胞在有絲分裂的過程中,染色體完成了復制,但是細胞受到外界環境條件(如溫度驟變)或生物內部因素的干擾,紡錘體的形成受到破壞,以致染色體不能被拉向兩極,細胞也不能分裂成兩個子細胞,於是就形成染色體數目加倍的細胞。如果這樣的細胞繼續進行正常的有絲分裂,就可以發育成染色體數目加倍的組織或個體。
人工誘導多倍體在育種上的應用 與二倍體植株相比,多倍體植株的莖稈粗壯,葉片、果實和種子都比較大,糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加。例如,四倍體葡萄的果實比二倍體品種的大得多,四倍體番茄的維生素C的含量比二倍體的品種幾乎增加了一倍。因此,人們常常採用人工誘導多倍體的方法來獲得多倍體,培育新品種。
人工誘導多倍體的方法很多。目前最常用而且最有效的方法,是用秋水仙素來處理萌發的種子或幼苗。當秋水仙素作用於正在分裂的細胞時,能夠抑制紡錘體形成,導致染色體不分離,從而引起細胞內染色體數目加倍。染色體數目加倍的細胞繼續進行正常的有絲分裂,將來就可以發育成多倍體植株。目前世界各國利用人工誘導多倍體的方法已經培育出不少新品種,如含糖量高的三倍體無子西瓜和甜菜。此外,我國科技工作者還創造出自然界沒有的作物----八倍體小黑麥。
單倍體 在生物的體細胞中,染色體的數目不僅可以成倍地增加,還可以成倍地減少。例如,蜜蜂的蜂王和工蜂的體細胞中有32條染色體,而雄蜂的體細胞中只有16條染色體。像蜜蜂的雄蜂這樣,體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體,叫做單倍體。
在自然條件下,玉米、高糧、水稻、番茄等高等植物,偶爾也會出現單倍體植株。與正常植株相比,單倍體植株長得弱小,而且高度不育。但是,它們在育種上有特殊的意義。育種工作者常常採用花葯離體培養的方法來獲得單倍體植株,然後經過人工誘導使染色體數目加倍,重新恢復到正常植株的染色體數目。用這種方法得到的植株,不僅能夠正常生殖,而且每對染色體上的成對的基因都是純合的,自交產生的後代不會發生性狀分離。因此,利用單倍體植株培育新品種,只需要兩年時間,就可以得到一個穩定的純系品種。與常規的雜交育種方法相比,明顯縮短了育種年限。
❷ 生物物種進化的意義
要回答這個問題首先要明白進化是什麼。首先,生命的基本特徵是遺傳和變異,這是同一物種內個體差異的生物學基礎。達爾文進化學說所強調的是,這些個體差異,經過長時間的積累,會形成更高水平上的差異,例如生殖隔離的出現,導致種群分化 speciation. 就目前人類的認識范疇來講,達爾文學說的中心思想是對的,但是在細節上,達爾文學說更強調自然選擇對於變異積累的作用,而現代生物學則認為中性漂移(random drift)是更重要因素;後者已經在基因水平上得到越來越多的證明。
因此,簡言之,生物個體自身的進化是無方向性的,無所謂更適合還是不適合環境,因此稱之為演化更為合適。但它的意義,就是提供了無數的sub-optimal choices,因而在整個種群水平上具有了很強的適應性。盡管種群所處的環境在不斷變化當中的,種群內總能找到一些個體能夠較好地適應新的環境條件,從而將該物種的大部分遺傳信息繼續傳遞下去;而不至於因為一成不變而全體滅絕。
❸ 嚴肅問題:為什麼生物要進化如題 謝謝了
進化論僅僅是一種理論。它既非事實,也不是科學定律。 許多人在小學時就學過,按等級劃分的話,理論居於中等—它比純粹的假說有把握,但與定律相比又略遜一籌。然而,科學家並不是以此劃分這些術語的。按照美國國家科學院(NAS)的解釋,科學理論是「對自然界的某一方面所作的有充分依據的闡釋,它可以包括事實、定律、推論以及經過檢驗的假說等。」定律是有關自然界的概括性描述,而一種理論無論得到多少證實,都不會使它變成定律。因此當科學家們談到進化論時(或者就這個問題而言,談到原子理論或相對論時),他們並沒有表示對這一理論的真實性有任何異議。 除了進化的理論之外(所謂進化指的是遺傳上的一代勝過一代的概念),人們也可能舉出進化的實例來。美國科學院把「事實」定義為「已經獲得反覆證明的、實際上已被大家公認為『真實』的觀測結果」。化石記錄和不計其數的其他證據證明了有機物是隨著時間的推移而逐步進化的。雖然沒有人直接看到這些變化,但間接的證據既清楚又明確,足以令人信服。 無論哪一門科學,依靠間接證據來說明問題都是司空見慣的事情。例如,物理學家不可能直接看到亞原子粒子,因此他們通過觀測粒子在雲室中留下的特有軌跡來證明粒子的存在。但物理學家並沒有因為無法直接觀測而使所得的結論欠缺說服力。 2. 自然選擇陷入了循環論證的怪圈:適者生存,存者即為適者。 「適者生存」是一種有爭論的自然選擇表述方式,實際上更專業的表述方式應採用「生存和繁殖分異率」(differential rate of survival and reproction)這一術語。這種描述法不是給各個物種貼上適應或不適應的標簽,而是描述各物種在既定條件下可能留下多少後代。將一對繁殖迅速的小嘴雀科鳴鳥和一對繁殖較慢的大嘴雀科鳴鳥放到一個食物豐富的島上。在幾代之內,繁殖迅速的鳴鳥就可能把持了大部分食物源。但如果大嘴鳴鳥更容易嗑開種子,那麼優勢就可能轉向這些繁殖較慢的鳴鳥一邊。美國普林斯頓大學的 Peter R. Grant 在對加拉帕戈斯群島上的雀科鳴鳥所做的一項開創性研究中,觀察到了野生條件下種群此消彼長的變化情況。[參看本刊 1992年 2月號上 Grant所撰的「自然選擇與達爾文的鳴鳥」一文。] 關鍵在於,給物種的適應性下定義可以不參照其生存能力的強弱:鳥的大嘴更適合嗑開種子,不論這一特性是否在給定條件下具有增強生存能力的價值。 3. 進化是不科學的,因為它既不能驗證,也無法推翻。它的種種論斷所涉及的物種變化都無法觀察到,也永遠不可能重現。 這種全盤否定進化論的說法忽視了把進化劃分為至少兩大類—微觀進化與宏觀進化—的若乾重要特點。微觀進化考察的是物種內隨時間的推移而發生的變化,這類變化可能是新物種形成的前兆。宏觀進化則研究物種這一層次以上的分類學族群是如何演變的。它的證據通常來自化石資料以及重構各種有機物之間的關系而進行的 DNA比較。 如今連大多數創世說者都承認,實驗室中的試驗(如對細胞、植物和果蠅所作的研究)以及實地進行的考察(如 Grant對加拉帕戈斯鳴鳥嘴部形狀演變所進行的考察)都證實了微觀進化的存在。自然選擇及其它機制(包括染色體改變、共生和雜交等)都可以促使生物群體發生深刻的變化。 宏觀進化的歷史性研究所涉及的是根據化石和 DNA而不是直接觀測作出的推論。但是,對於歷史科學(包括天文學、地質學和考古學和進化生物學),科學家仍然可以對假說進行檢驗,看這些假說是否與物理證據相符,是否能對未來的科學發現作出具有檢驗性的預測。例如,進化意味著在人類最早的祖先(距今大約 500萬年)以及解剖結構上最早的現代人類(距今約 10萬年)之間,應該存在一系列其他原始人,它們身上猿的特點越來越少,而人的特點越來越多,這恰好與化石資料完全吻合。但是我們不會(也的確沒有)在侏羅紀(距今約 6500萬年)的地層中找到現代人類的化石。進化生物學的常規研究作出的預測比這精細得多、准確得多,而且研究人員也不斷對這些預測進行檢驗。 創世說者也可能通過其他方式來反駁進化論。如果能夠找到資料證明哪怕僅僅一種復雜的生命形式是從無生命物質中自發產生的,那麼我們至少在化石中看到的幾種生物可能是通過這種方式進化而來的。如果曾有超級智能外星人出現並創造了地球上的生命(甚至創造了特定的物種),那麼純粹進化論的解釋將遭受懷疑。但是迄今沒人提出這類證據。 應該指出,把可偽證性當作界定科學的特性這一觀點是哲學家 Karl Popper在 20世紀 30年代提出來的。因為他的思想准則中狹隘的解釋將很多貨真價實的科學研究分支排除在外,直到最近一些年來,他的思想觀點才逐漸被廣義化了。 4. 科學家越來越懷疑進化的真實性。 沒有證據表明進化論的支持者在逐漸減少。隨便翻開任何一期生物學的專業雜志,你都會找到支持並發展進化論研究或者贊同進化是一種根本的科學概念的文章。 與創世說的觀點相反,嚴肅的科學雜志更沒有否定進化的報導。上世紀 90年代中期,美國華盛頓大學的 George W. Gilchrist 調查了列入原始文獻的數千種期刊,想要找到關於「神力設計」或創世說的文章。他查遍了數十萬個的科學報告,也沒有發現一篇關於創世說的報告。過去兩年中,由東南路易斯大學的 Barbara Forrest和凱斯西部保留地大學的 Lawrence M. Krauss分別獨立進行了同樣的調查,結果也是無功而返。 創世說者則反唇相譏,聲稱思想封閉、頑固排外的科學界拒不接受他們的證據。然而,據《Nature》、《Science》及其他重要雜志的編輯們講,他們幾乎沒有見過有關反對進化論的投稿。有些反對進化論的作者曾在嚴肅的科學雜志上發表過論文。但這些論文極少直接攻擊進化論,也從不旗幟鮮明地舉出創世說的論點。它們最多不過是指出進化論存在某些未解決的問題(這一點並沒有人反對)。簡而言之,創世說者拿不出充足的理由使科學界能夠認真地對待他們的說法。 5. 連進化生物學家彼此間都存在各種分歧,這說明進化論所依據的科學基礎根本不牢靠。 進化生物學家激烈爭論的焦點是各種各樣的。例如,物種是如何形成的、進化的快慢、鳥類和恐龍的祖先是否有血緣關系,尼安德特人是否是不同於現代人的獨立物種等各種問題。任何一門學科都難免會存在這樣那樣的爭論,進化論自然也不例外。但是,生物學界仍然一致接受進化論,把進化作為生物界中存在的真實事情和一項指導原則。 遺憾的是,虛偽的創世說者總是斷章取義地引用科學家的話以誇大並曲解他們之間的分歧。任何一位熟悉哈佛大學古生物學家 Stephen Jay Gould著作的人都知道,Gould除了是「間斷平衡模型」(punctuated equilibrium model)的創立人之一外,還是進化論最積極的捍衛者和宣傳者。(間斷平衡模型認為,大多數進化都是在地質史上相對短暫的時期內發生的,這樣就可以解釋我們在化石記錄中所觀察到的現象。不過,地質史上的短暫時期可能也有數百代之久。)然而,創世說者卻總是不遺餘力地從 Gould豐富的著作中斷章取義,使人們以為 Gould曾對進化論表示過懷疑。更有甚者將間斷平衡的理論歪曲理解,彷彿間斷平衡會使新物種在一夜之間就脫穎而出,或者使鳥類從爬行動物的卵中產生出來。 如果讀者碰到引用科學權威人士的話語對進化論提出質疑時,一定要結合上下文來看看這段話究竟是甚麼意思。可以肯定,所謂科學家對進化論的攻擊最終被證明是憑空捏造的。 6. 如果人類從猴子演變而來的,那麼為何現在還有猴子? 這種論據司空見慣,反映出提問者對進化論不同程度的無知。第一個錯誤是進化論並沒有告訴我們人是猴子變來的;它只是說人和猴子的祖先相同。 此論據所犯的更深層次錯誤與下面這種問法如出一轍:「如果小孩是成年人生的,那為什麼還有成年人?」新物種是通過從現有物種中分化出來而實現進化的;當某些生物種群與其家族的主要分支隔離開來,並得到充分的變異而使其永遠成為一個與原來物種明顯不同的新物種時,這種分化就產生了。作為母體的物種此後可能無限期地生存下去,當然也可能走向滅絕。 7. 進化論無法解釋生命最初是如何在地球上出現的。 生命的起源在很大程度上仍是一個不解之謎,但是生物化學家已經弄清楚原始核酸、氨基酸及構成生命的其他各種基本元素是如何形成並實現自我復制的,從而奠定了細胞生化過程的基礎。天體化學分析表明,這類化合物最初可能大量地在太空中形成,然後隨彗星來到地球上。這一理論或許可以解釋,在地球年輕時的各種條件下,這些生命組成要素是如何出現的。 創世說者有時抓住科學家當前暫時無法解釋生命的起源這一點大作文章,試圖以此全盤否定進化。其實,即使地球上的生命真的通過進化以外的途徑誕生的(如外星人在數十億年前將首批細胞帶到了地球上),不計其數的微觀進化與宏觀進化研究有力地證明了生命的進化是一個確鑿的事實。 8. 數學的分析表明,像蛋白質這樣復雜的東西隨機產生是不可思議的,更不用說活細胞乃至人類。 機遇在進化中起著一定的作用(例如通過隨機突變而使物種獲得新的特性),但進化過程並不是靠運氣來產生有機物、蛋白質或其他生命實體的。恰恰相反,自由選擇(應為人知的主要進化機制)通過保留「有益的」(適應性)特徵並淘汰「無益的」(非適應性)特徵而實現非隨機的變化。只要選擇的力度保持穩定,自然選擇就可以推動進化朝著一個方向前進,在出人意料的短期內產生出復雜的結構。 我們用這樣的類比打個比方,將「TOBEORNOTTOBE」這 13個字母組成的序列拿來考慮。假定有 100萬只猴子在鍵盤上胡敲亂按,每隻猴子每秒鍾打出一個像上述序列那樣長的字母序,那麼它們需要敲擊 7.88萬年才可能從 2613 種長度一樣的序列中敲出上面那個字母序列。然而,到了 80年代,美國格倫代爾學院的 Richard Hardison編寫了一個能隨機生成短語的計算機程序,此程序的特點是,如果單個字母恰好位於在短語的既定位置上,那麼該字母就在這一位置上保持下去(實際上也就是選擇更接近於哈姆雷特所說的那句話的短語)。該程序平均只需重復 336次,就能再次產生那句短語,所花時間不到 90秒。更令人稱奇的是,該程序甚至可在 4天半的時間里就將莎士比亞的整部劇作重組一遍。 9. 熱力學第二定律認為,隨著時間的推移,系統必定朝著越來越無序的方向發展。因此,活細胞不可能從無生命的化學物質中進化出來,而多細胞生物也不可能從原生動物進化而來。 這種說法錯在誤解了熱力學的第二定律。如果這種說法站得住腳的話,那麼礦物晶體和雪花應該也屬於不可能成形的物質,因為它們同樣是從無序的組分中形成的復雜結構。 熱力學第二定律實際上是說,一個封閉系統(即不與外界發生能量和物質交換的系統)的總熵不會隨著時間的推移遞減。熵是一個物理學概念,常常被說成是「無序」。然而這個術語與慣用的詞還是有很大的差別。 更重要的是,熱力學第二定律允許一個系統的某部分的熵減少,只要該系統其他部分的熵有相應的增加。因此,我們的地球作為一個整體可能會變得愈加復雜,因為太陽不斷把熱和光散射到地球上,而太陽內部熱核反應所導致的熵增大足以抵消散射到地球的熵。簡單的有機體可以通過耗用其他的生命形式以及非生命物質而朝著越來越復雜的方向發展。 10. 突變對於進化理論來說必不可少。但是突變只能消除特性,而不能產生新的特性。 恰恰相反,生物學資料已經證明,許多特性是通過點突變(point mutation)產生的(所謂點突變就是在一種有機體的 DNA中確切的位置上出現的變化)。細菌對抗生素的耐受性便是一個很好的例子。 動物體內調節發育的同源盒結構基因(homeobox)的突變也可以產生復雜的效應。Hox基因決定腿、翼、觸角以及軀體的各部分應該在何處長出來。例如,果蠅的觸角足突變(Antennapedia)使在本該長觸角的地方長出了腿。這些異常的肢體不起甚麼作用,但是它們的存在證明了遺傳基因出現了錯誤,可以產生復雜的結構,而自然選擇可以藉此對這些結構進行試驗,看其是否有用。 此外,分子生物學研究已經發現了一些比點突變更高級的遺傳變化機制,這些機制擴大了物種新特性出現的途徑。基因內的功能分子可以通過各種新穎的方式拼接在一起。整個的基因也可能意外地在一種有機物的 DNA內被復制,而復制的基因則可以突變成新的具有復雜特性的基因。對多種有機物的 DNA所作的比較表明,血液中的珠蛋白就是以這種方式在數百萬年中進化的。 11. 自然選擇或許能解釋微觀進化,但它無法解釋新物種的起源和生命的高級運轉規則。 進化生物學家對於自然選擇如何產生新物種已經作過廣泛的論述。例如,哈佛大學的 Ernst Mayr建立了一個名為「不重疊分布區」(allopatry)的模型。該模型認為,如果通過地理邊界把某一群體的有機物同其餘群體隔絕開來,那麼它就可能面臨不同的選擇壓力。被隔絕的群體內將逐漸積累起變異的因素。等到這些變異因素積累到相當顯著的地步,以致這個分化出來的群體不可能(或者通常情況下不會)同原始的種群交配而繁殖後代時,該群體就會獨立地進行繁殖,並沿著這條道路發展下去直至最終變成一個新物種。 自然選擇是研究得最為詳盡的一種進化機制,但是生物學家也同時考慮了其他各種可能的進化機制。生物學家一直在評估引起物種形成或產生有機物復雜特性的若干不尋常遺傳機制的潛力。美國阿默斯特馬薩諸塞大學的 Lynn Margulis及其他研究人員令人信服地證明了某些細胞器(如產生能源的線粒體)是通過古代有機體的共生融合而進化來的。因此,關於進化可能是由自然選擇以外的其他力量所引起的研究,科學界表示歡迎。但是這些力量必須源於自然界,而不能歸功於神秘莫測的創世天使的神力作用,因為這類作用的存在根據沒有得到科學的證明。 12. 沒有任何人看到過新物種的進化過程。 物種形成可能是相當罕見的,在某些情況下可能要花費若干世紀的時間。此外,識別一個處於形成階段的新物種可能比較困難,因為生物學家對於如何界定新物種的概念有時持不同看法。目前應用最廣泛的定義是 Mayr 提出的「生物物種概念」(Biological Special Concept)。該定律認為,某一物種是由若干獨立繁殖的群體構成的一個確定種群,也就是通常不會或不能在其種群以外進行繁殖的若干種有機體。實際上,這一定義可能很難用於因相距遙遠或地域不同而彼此隔離的有機體,也很難用於植物(更不用說無法繁殖的化石)。因此生物學家通常將有機物的實體和行為特性作為其物種歸屬的線索。 但是,科學文獻中的確存在有關植物、昆蟲及蠕蟲的物種形成報告。在多數這類試驗中,研究人員把有機體置於各種各樣的選擇條件下(以解剖差異、交配行為、棲居地喜好以及其他物種特性為選擇對象),並發現由此而生成了一些不與外界異族物種進行繁殖的有機體種群。例如,新墨西哥大學的 William R. Rice和加利福尼亞大學戴維斯分校的 George W. Salt證明,如果他們根據果蠅對某種環境的喜好特性來選擇一組果蠅,並將其單獨隔離開來繁殖 35代以上,最終所得的結果是,被隔離的果蠅將拒絕與來自環境完全不同的果蠅交配。 13. 進化論者拿不出任何化石證據證明有過渡動物(如半是爬蟲半是鳥的動物)出現過。 其實,古生物學家早就知曉有關中間化石(即外形介於各種不同的分類群體之間物種的化石)的許多詳盡實例。最有名的化石之一是始祖鳥化石(Archaeopteryx),它既具有鳥類特有的羽毛特徵,又具有類似恐龍的骨骼結構特徵。研究人員還發現了大量其他有羽毛的動物化石,它們與鳥化石相似的程度,參差不齊。一系列屆的化石完整地描述了現代馬從小型始祖馬(Eohippus)開始的進化過程。鯨的祖先是在陸地上爬行的四肢動物,而在它們之間的過渡動物則是名為 Ambulocetus和 Rodhocetus的兩種兩棲動物[參看本刊 2002年第 8期 Kata Wong所著的「征服海洋的哺乳動物」一文]。海洋貝殼的化石重現了各種軟體動物在千百萬年間的進化歷程。大約二十多種人科動物(它們並非都是人類的祖先)填補了南方古猿露西(Lucy the australopithecine)和現代人之間的空白。 但創世說者卻對這些化石研究成果視而不見。他們聲稱,始祖鳥並不是爬行動物和鳥類之間的過渡物種,只不過是一種已經滅絕的鳥類,具有某些爬行動物的特徵罷了。創世說者希望進化論者拿出一種匪夷所思、異想天開的怪物,它不能歸入到已知的任何一類種群中。即使創世說者承認某一化石是兩類物種之間的過渡生物,他們可能還堅持非要看到該化石與後兩類物種之間的其他中間化石不可。這類令人惱火的要求可以一個接一個無休止地提出來,而化石記錄始終是不完整的,根本不可能滿足這樣的無理要求。 不過,進化說者可以從分子生物學獲得進一步的有力證據。所有有機體都擁有絕大部分的相同基因,但進化論者預見,這些基因的結構及其產物將根據各物種之間的進化關系而分異。遺傳學家所說的「分子時鍾」將記錄這一時間進程。這些分子數據也顯示了各種不同的有機體在進化過程中的過渡關系。 14. 生物在解剖層次、細胞層次和分子層次上均有令人驚異的復雜結構特徵;其復雜性哪怕是只差一點點,它們也將無法正常發揮其功能,對此唯一可能的結論就是,生物是神力設計而非進化的產物。 這種所謂的「設計論據」構成了最近抨擊進化論的核心說法,而且也是創世說者最早使用的論據之一。1802年,神學家 William Paley撰文說,如果某人在地里撿到一塊表,那麼最合乎情理的推論應該是這塊表是有人掉在地里的,而不是靠自然力量形成的。Paley聲稱,由此推知,生物的復雜結構必定也是直接的神力所為。達爾文寫了《物種起源》一書來反駁 Paley。該書闡述了作用於遺傳特徵的自然選擇力量如何逐步地完善復雜的有機體結構的進化過程。 一化又一代的創世說者以眼睛是一種可能靠進化而形成的結構來試圖駁倒達爾文的觀點。他們認為,眼睛之所以能產生視覺,全憑其各組成部分之間天衣無縫的組合。因此自然選擇不可能傾向於眼睛進化過程中所需要的過渡結構(試問半隻眼睛有甚麼用呢?)。達爾文似乎對創世說者的這種詰難有先見之明,他指出,即使是「不完整」的眼睛也可能有它的好處(如幫助動物轉向有光的方向),因此可以被遺傳下來以待進化過程對其作出進一步的改良。生物學證實了達爾文的分析:研究人員在整個動物王國中都可鑒定出原始的眼睛和感光器官,甚至還通過比較遺傳學研究勾畫出了眼的進化史。(現在看來,在不同的有機體家族中,眼睛是獨立進化的。) 如今鼓吹神力設計的人比其老前輩更加老練,但其論據和目標仍是萬變不離其宗。為了駁倒進化論,他們企圖證明進化論不可能解釋我們所知道的生命,進而堅持認為,唯一站得住腳的替代理論就是,生命是靠一種高深莫測的神力創造出來的。 15. 新近的發現證明,即使在微觀層次上,生命也具有某種不可能通過進化產生的復雜性。 「不可簡化的復雜性」是《達爾文的黑盒子:進化論面臨的生化挑戰》一書的作者,列哈依大學的 Michael J. Behe提出的口號。Behe以捕鼠夾作為「不可簡化的復雜性」的一個通俗例子。捕鼠夾這種器具的特點是,只要有任何零件丟失,它便不起任何作用,而且它的各個零件只有作為一個整體的組成部分才有價值。Behe宣稱,如果說捕鼠夾如此,那麼細菌的鞭毛就更是如此(鞭毛是一種起推進作用的鞭狀細胞器,其功能猶如船舶的舷外發動機)。構成鞭毛的蛋白質如鬼斧神工般巧妙地排列成發動機的部件、方向舵以及工程師可能要求採用的其他種種結構。Behe聲稱,這樣復雜巧妙的布局通過進化上的改良而設計出來的可能性實際上等於零,因此證明了它只能是神力表演的絕技。他對於凝血機制以及其他分子系統也表述了類似的觀點。 然而進化生物學家已經反駁了這類看法。首先,有些鞭毛的構形比 Behe所提到的鞭毛簡單,因此一種鞭毛並不一定需要上述所有組成部分均齊備才能發揮作用。Behe所提到的鞭毛其較高級的組成部分全都可以在自然界的其他地方找到先例,布朗大學的 Kenneth R. Miller及其他研究人員對此已有論述。實際上,整個鞭毛系統與一種名為 Yersinia pestis的細胞器極其相似(鼠疫細菌利用這種細胞器將毒素注射進細胞中)。 關鍵在於,盡管 Behe聲稱鞭毛的各組成系統除了用於推進作用以外沒有其他任何價值,但實際上這些系統可能具有多種功能,從而有利於鞭毛的進化。因此鞭毛的最終進化過程可能僅僅是通過某種新穎的方式把原先為其他用途進化出來的復雜組成部分重新組合起來。加利福尼亞大學聖迭戈分校的 Russell F. Doolittle所做的研究表明,凝血系統看來是通過改良並完善了最初用於消化的蛋白質而進化的,這與鞭毛的進化有異曲同工之妙。所以,Behe用來作為神力設計證據的「不可簡化的復雜性」並非真的不可簡化。 另一類復雜性—所謂「特定復雜性」(specified complexity)—是貝樂大學的 William A. Dembski在其著作《設計推理》和《沒有免費的午餐》中提出的神力設計論據的核心。他的論據實質上是說,生物的復雜性是任何盲目的、隨機的過程永遠無法產生的。Dembski聲稱,唯一合乎邏輯的結論是某位超人的神靈創造了生命並左右其發展,這一說法與 Paley 200年前的論斷如出一轍。 Dembski的論據有若干漏洞。他暗示對生物進化的解釋只是隨機產生或神靈設計,這是不正確的。在聖菲研究所和其他地方研究非線性系統與元胞自動機(cellularautomata)的研究人員已經證明,簡單的無向過程能夠產生極其復雜的模式。因此,有機體中所呈現的某些復雜性從一定程度上講,可能是通過我們幾乎還不了解的自然現象產生的。然而這完全不等於說生物的復雜性不可能自然地產生。 結論—不科學的創世說 「創世科學」的提法本身就是自相矛盾。現代科學的核心原則就是方法論的自然主義,即力求通過觀測到的或可檢驗的自然機制來解釋宇宙。物理學用支配物質與能量的特定概念來描述原子核,並通過實驗對這些描述進行檢驗。只有當實驗數據顯示先前的描述不足以解釋觀測到的現象時,物理學家才會引入新的粒子(如誇克)來豐富其理論。而且,這些新粒子的特性並不能隨便定義(新粒子的界定受到嚴格的約束,因為它們必須能納入到現有的物理學框架中)。 相反,鼓吹神力設計的理論家則搬出各種虛幻莫測的東西,並隨意賦予它們以不受約束的各種能力—總之是,怎樣能解答當前的問題就怎樣說。這樣的答案非但不能促進科學探索,反而會阻擋科學探索的道路(如,如何否定萬能神靈的存在?)。 科學研究一次又一次地證明方法論的自然主義可以克服無知,為那些一度看來深不可測的難解之謎找到越來越詳盡、合理的答案。有關光的本性、疾病的起源以及腦的機理等問題均是如此。現在進化論正在為破解生命如何形成和發展之謎做著同樣的工作。創世說無論以何種名義作掩飾,都不會為這方面的科學研究增添絲毫有價值的東西。 參考資料: 1.http://www.eliteage.com/more.asp?name=cute&;id=4947 2.http://news.tom.com/1006/3871/200562-2187353.html 3.http://www.cclw.net/gospel/explore/mdjhl/htm/01.htm 4.http://www2.hkedcity.net/citizen_files/aa/bs/fy1379/public_html/nonsense.htm
❹ 生物在什麼樣的環境下會發生演化,演化對生物有什麼意義
動物為了適應環境而做出改變,最終,能夠更好地適應環境的基因延續了下去,其餘則被自然所淘汰,就是在這樣的過程中,動物不斷變異和進化,生命形式變得越來越復雜,隨著演化等級的提升,越來越高等的生命逐步形成,最終成就了人類。
那麼動物的演化只是為了生存嗎?事實上似乎並非如此,一直以來人們認為所有的生命形式都存在著兩個基本需求,一個是生存,另一個則是繁衍,而二者的排序是存在著先後的,生物首先要生存,而後才考慮繁衍。邏輯上雖然如此,但與事實並不相符,因為在自然界之中,很多生命形式的演化過程,或者說演化結果並不符合生存優先的原則,而這些違反生存優先原則的演化在鳥類之中最為常見,其中最具代表性的就是孔雀了。
雌性為什麼一定要讓雄性在演化之路上做出抉擇呢?雌性為什麼都喜歡這些不利於生存的花架子呢?
這個問題即使是達爾文也沒有想明白,不過現代學者認為這些花架子標示了一個重要的信息,那就是雄性基因的健康程度,試想一下,帶著如此沉重的負擔,還能夠很好的存活下去,這充分說明了雄性擁有著健康的身體,而健康身體的背後是優異的基因,這很可能就是雌性動物能夠准確選擇到優質雄性的奧秘所在。
只不過這種花架子競賽如果不斷持續下去,則可能給整個物種的存續帶來災難。關於生存和繁衍,與其說是抉擇,不如說是平衡,只有平衡好生存與繁衍的關系,一個物種才能真正走向良性發展,代代傳承下去,不斷延續並向更高級的生命形式演化。