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澄江動物群挑戰進化論了嗎?

作者:方 舟 子 時間:2010-3-25 13:53:13 點擊:5940


   寒武紀開始于5.7億年前,結束于5.1億年前,是地質年代古生代的第一個紀。 寒武紀之前的地層的動物化石較少,而在寒武紀的地層中,發現了種類繁多的動 物化石,有的古生物學家甚至認為動物各門的祖先在這個時期都已出現,稱為 “寒武紀物種大爆發”。最具代表性的寒武紀動物群是1909年在加拿大發現的布 爾吉斯頁巖動物群。1984年,在云南澄江發現的寒武紀動物群,可與布爾吉斯頁 巖動物群相媲美,日益引起國際學術界的重視。

    寒武紀物種大爆發歷來是神創論者反對進化論的一個理由。自從澄江動物群 被發現并引起轟動后,經過一些媒體夸大其詞的宣揚和某些傳教士的有意歪曲, “進化論解釋不了寒武紀物種大爆發”的論調在華人當中也頗為流行。最近,由 中國科學院南京地質古生物所陳均遠、云南大學侯先光和西北大學舒德干主持的 “澄江動物群與寒武紀大爆發”項目獲得國家自然科學獎一等獎,已被發現20年 的澄江動物群一時又成為新聞話題。這些報道大同小異,其中新華社的報道是這 么說的:

  “地球上的生命何時大量出現?‘寒武紀大爆發’究竟產生了什么?中國科 學院、云南大學和西北大學的科學家陳均遠、侯先光和舒德干歷時20年,共同完 成了‘澄江動物群與寒武紀大爆發’科研項目,通過對澄江動物群化石的發現和 研究,在世界上首次揭示了‘寒武紀大爆發’的整體輪廓,證實幾乎所有的動物祖先都曾站在同一起跑線上。”

  “澄江動物群因1984年7月1日在云南省澄江縣首次發現而得名,是寒武紀早 期(距今約5.3億年)的一個多門類動物化石群,不僅動物類型多,而且十分珍 稀地保存了生物的軟體構造,首次栩栩如生地再現了遠古海洋生命的壯麗景觀和 現生動物的原始特征。”

  “三位科學家說,‘澄江動物群的地質年代正處于“寒武紀大爆發”時期, 它讓我們如實地看到5.3億年前動物群的真實面貌,各種各樣的動物在“寒武紀 大爆發”時期迅速起源,現在生活在地球上的各個動物門類幾乎都已出現,而不 是經過長時間的演化慢慢變來的。’”

    如果如這三位科學家所言,各個動物門類“不是經過長時間的演化慢慢變來 的”,那么它們又是怎么來的呢?他們的言下之意是在較短的時間內快速演化而 來的(“演化”和“進化”在生物學上為同義詞,都是英文evolution的翻譯, 下面依據一般習慣用“進化”),但是語焉不詳,記者又未做補充,于是在一些 人聽來,竟然就是在否定動物是進化而來的。一家著名網站在轉載這則報道時, 用的標題赫然就是“澄江動物群證實幾乎所有動物并非演化而來”,去掉了“慢 慢”兩字,非同小可,等于是完全否定了進化論,于是由生物進化的速度快慢之 爭,變成了生物進化的有無之爭了。《科技日報》有關報道的題目干脆就叫“澄 江動物群揭寒武紀之謎 中國學者挑戰進化論”!另外一種常見的說法則是“寒 武紀大爆發挑戰達爾文”,不僅大眾媒體、基 . 督教的宣傳品這么說,而且某些專 家的文章也這么說,例如陳均遠《寒武紀大爆發和多細胞動物構型方案的起源》 一文中,有一小節的題目就叫做“挑戰達爾文”,聲稱達爾文“關于生命演化的 各種解釋,事實上都處于科學假說階段”。

    達爾文進化論到現在是否還只是“科學假說”?它是否面臨著生物學新發現 的挑戰呢?我們得看看達爾文進化究竟說的是什么。達爾文提出的進化論主要包 括四個子學說:

    一,一般進化論:物種是可變的,現有的物種是從別的物種變來的,一個物 種可以變成新的物種。這一點,早已被生物地理學、比較解剖學、比較胚胎學、 古生物學和分子生物學等學科的觀察、實驗所證實,我們現在甚至可以在實驗室、 野外直接觀察到新物種的產生。所以,這是一個科學事實,其可靠程度跟“地球 是圓的”、“物質由原子組成”一樣。在今天,除了極其個別的由于宗教信仰偏 見而無視事實的人,實際上已無生物學家否認生物進化的事實。

    二,共同祖先學說:所有的生物都來自共同的祖先。分子生物學發現了所有 的生物都使用同一套遺傳密碼,生物化學揭示了所有生物在分子水平上有高度的 一致性,最終證實了達爾文這一遠見卓識。所以,這也是一個被普遍接受的科學 事實。

    三,自選選擇學說:自然選擇是進化的主要機制。自然選擇的存在,是已被 無數觀察和實驗所證實的,所以,這也是一個科學事實。但是,現在學術界一般 認為,自然選擇的使用范圍并不象達爾文設想的那么廣泛。自然選擇是適應性進 化(即生物體對環境的適應)的機制,對于非適應性的進化,有基因漂移等其他 機制。也就是說,不能用自然選擇來解釋所有的進化現象。考慮到適應性進化是 生物進化的核心現象,說自然選擇是進化的主要機制,也是成立的。

    四,漸變論:生物進化的步調是漸變式的,是一個在自然選擇作用下累積微 小的優勢變異的逐漸改進的過程,而不是躍變式的。這是達爾文進化論中較有爭 議的部分。在達爾文在世時以及死后相當長一段時間,大部分生物學家,特別是 古生物學家,都相信生物進化是能夠出現躍變的,認為新的形態和器官是源自大 的躍變,而不是微小的變異在自然選擇的作用下緩慢而逐漸地累積下來的。包括 赫胥黎在內的一些古生物學家由于強調生物化石的不連續性,而持這種觀點。在 遺傳學誕生之后的一段時間內,早期遺傳學家們由于強調遺傳性狀的不連續性, 也普遍接受躍變論。在20世紀40年代,“現代綜合”學說將遺傳學和自然選擇學 說成功地結合起來,漸變論逐漸占了優勢。但是近二、三十年來,古生物學和進 化發育生物學的研究表明,生物進化過程很可能是漸變和躍變兩種模式都存在的, 躍變論又有抬頭的趨勢。不過,進化論所說的躍變,除了某些非常特殊的情形 (例如植物經雜交出現新種),并非是指在一代或數代之間發生的進化,而可能 經歷了數千年、數萬年乃至數百萬年,只不過以地質年代來衡量顯得很短暫而已。

    寒武紀大爆發挑戰的就是漸變論,但是并不能否證漸變論。它即使成立,也 不過表明進化有時候是能夠以躍變的方式進行的,并不能否認進化在其他時候是 以漸變的方式進行的。寒武紀大爆發更不會挑戰進化論。幾乎所有動物的“門” 都在寒武紀早期出現,絕不意味著這些動物祖先不是進化而來的,更不意味著它 們之后沒有發生進化。神創論者在介紹寒武紀大爆發時,試圖給人這種印象:幾 乎所有的動物都是同時突然出現的,以后只有滅絕而沒有進化。其實完全不是這 么回事。第一,在寒武紀之前,動物已經過了漫長的進化過程。自五十年代以來, 古生物學家已在世界各地三十個地方發現了大量的寒武紀之前的多細胞生物乃至 動物,數量最多、最為聞名的在四個地方:澳大利亞的埃迪亞加拉山(ediacara hill)(因此這段時期被稱為埃迪亞加拉紀(ediacarian))、加拿大紐芬蘭的 錯誤點(mistake point)、俄羅斯的白海海岸和納米比亞。此外還有中國甕安 動物群,據稱是迄今發現的最古老的實體化石動物群。這些寒武紀之前的多細胞 生物包括軟珊瑚、海蜇、蠕蟲和其他稀奇古怪的生物。對這些多細胞生物是否是 寒武紀動物的直接祖先,以前有爭議,因為在1995年之前從這些多細胞生物到寒 武紀動物還存在一段地質空白,所以有專家主張這些早期多細胞生物全部滅絕, 在寒武紀又再來一次從單細胞到多細胞的進化。在1995年,在納米比亞火山灰層 中出現了大量的寒武紀之前的多細胞生物,恰好補上了這段空白,所以,現在已 很少有專家懷疑前寒武紀的多細胞生物和寒武紀的動物沒有相承關系。第二,寒 武紀的動物并不是“同時”出現的,而是持續了幾百萬年,這在進化論史上當然 是短時間,但對神創論來說,卻是長得不可思議。第三,“幾乎所有動物的門” 在寒武紀地層出現并不等于“幾乎所有動物的種”在那時候都已出現。事實上, 寒武紀的動物一般地只是那個門的原始物種,以后幾乎全都滅絕了,后來的物種 是進化來的。比如,寒武紀只存在少數幾種原始的脊索動物,而豐富多彩的脊椎 動物各類群,包括魚類、兩棲類、爬行類、哺乳類和鳥類,都是在寒武紀之后從 原始脊索動物逐漸進化來的。現代脊椎動物各物種更都有了幾億年的進化史。

    為什么幾乎所有動物的門會在較短的時間(數百萬年!)內進化出來,生物 學家們提出了不少的解釋,目前被較為廣泛接受的是hox基因調控理論。hox基因 是一種“同源異形”基因,是動物形態藍圖的設計師,在發育過程中控制身體各 部分形成的位置。如果同源異形基因發生突變,會使動物某一部位的器官變成其 他部位的器官,叫做同源異形。比如,讓某個同源異形基因發生突變,能使果蠅 的身體到處長眼睛,在該長眼睛的地方長出翅膀,或者在該長觸角的地方長出了 腳。hox基因在所有的脊椎動物和絕大部分無脊椎動物中都存在,調控的機理也 相似,這表明它可能是最古老的基因之一,在最早的動物祖先中就已存在。hox 的突變一開始時在胚胎早期引起的變化不大,但隨著組織、器官的分化定型,突 變的影響逐步被放大,導致身體結構發生重大的改變。這可以解釋寒武紀物種大 爆發。那時候基因結構、發育過程都較簡單,hox的基因突變容易被保留,結果 導致了身體結構的多姿多彩。

    達爾文進化論在經過修正后,到現在仍然是生物進化論的主流學說,具有無 比強大的生命力。但是為什么我們每隔一段時間,就能聽到達爾文進化論遭受挑 戰、被質疑乃至被否定的說法呢?這有宗教因素,也有思想、文化因素(許多不 信基 . 督教的人文學者也不喜歡達爾文進化論的機械色彩),值得注意的是,還有 科學家的心理因素。一些科學家為了強調自己研究的課題的重要性,會有意無意 地夸大其研究成果的價值,甚至有的人明明站在巨人的肩膀上,卻又巴不得一腳 把巨人踢倒以顯示自己的偉大。這就要求我們,對驚人的說法要格外保持警惕, 不要輕信。

 


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