驗(yàn)證進(jìn)化論的１４塊“寶石”

在《物種起源》發(fā)表后的第10年，達(dá)爾文感慨地說：“如果我還有20年的時間，那么還有多少觀點(diǎn)需要修改?它只是真理的一部分而已?！痹诮酉聛淼囊粋€多世紀(jì)里，各種發(fā)現(xiàn)精彩紛呈，其中99％都是當(dāng)年的達(dá)爾文所不知道的。在達(dá)爾文誕辰200周年之際，《自然》雜志評選出了生物進(jìn)化史上的14塊“寶石”，它們分布在地球的各個角落，向我們展現(xiàn)了進(jìn)化的神奇力量，也很好地驗(yàn)證了進(jìn)化論。

鯨的陸地祖先

2007年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一塊5億年前的生物化石，取名為“印多霍斯”。印多霍斯的體形與狗差不多，有耳朵和牙齒，骨髂結(jié)構(gòu)類似于鯨，主要以陸生植物為食。另外，它的肢骨厚而沉重，與河馬相似，這暗示它屬于涉水類動物，因?yàn)橹氐墓趋揽梢苑乐蛊　？茖W(xué)家分析后認(rèn)為，這是一種陸地哺乳動物，是鯨的陸地祖先。鯨可能是在大約5000萬年前由這種動物進(jìn)化而來的，它們進(jìn)入水中的主要原因是逃避捕食者，而且在很久之后才發(fā)展出特殊的水下捕食習(xí)性。

“會行走的魚”

2004年，科學(xué)家在加棗大北部的埃爾斯米爾島上發(fā)現(xiàn)一種名為“提克塔利克”的遠(yuǎn)古新物種。這種動物生活在約3.75億年前，被稱為“會行走的魚”。它有著靈活的脖子和像四肢一樣的鰭，有鰓和肺，這些特征有利于它在淺水中生活。與原始魚類不同的是，它像鱷魚一樣長著鋒利的牙齒和扁平的頭，可能已經(jīng)適應(yīng)淺水生活，不過有時會離開水面，爬上陸地?？茖W(xué)家認(rèn)為，提克塔利克是包括兩棲動物、爬行動物、乳動物，以及人類在內(nèi)的所有陸地脊椎動物的始祖。

逃亡中的自然選擇

2003年，科學(xué)家將一種體形較大的食肉蜥蜴——北方卷尾蜥放入巴哈馬群島中的6個小島，隨后他們發(fā)現(xiàn)在這種蜥蜴與其最鐘愛的獵物——沙氏變色蜥之間開始了一種“游戲”。如果北方卷尾蜥與雄性沙氏變色蜥相遇，后者的腿部會變得更長，以便更快地逃跑；如果與雌性沙氏變色蜥相遇，后者就會選擇靜止不動，并將身體變得更大，讓掠食者以為這是一種難以吞咽的食物。這種逃亡策略說明，一種生物可以影響另一種生物的進(jìn)化行為，并且具有性別差異。

骨骼的起源

單從化石并不能研究某些只在胚胎時期短暫出現(xiàn)的細(xì)胞，比如神經(jīng)嵴細(xì)胞。后來的新技術(shù)通過標(biāo)記和跟蹤神經(jīng)嵴細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)它們通過遷移產(chǎn)生了面部和脖子的骨駱細(xì)胞，以及皮膚和感覺器官的特異細(xì)胞。由于神經(jīng)嵴細(xì)胞是脊椎動物所特有的，這就解釋了為什么脊椎動物有特別的面部和脖子。這樣，不用化石也能詳盡描述那些早已滅絕動物的頭頸結(jié)構(gòu)的進(jìn)化情況。比如，從大多數(shù)已滅絕的陸地脊椎動物的肩胛骨的定位來看，魚類的匙骨(魚類身體上的環(huán)形骨骼)對應(yīng)于哺乳動物的肩胛骨。

持久的“軍備競賽”

2007年，科學(xué)家對生活在湖底泥濘環(huán)境中的水蚤和寄生螨進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)水蚤和寄生螨一直都在進(jìn)行著“軍備競賽”：每當(dāng)水蚤有了更容易逃脫寄生螨的方法時，寄生螨就會隨之進(jìn)化出相應(yīng)的對策以便繼續(xù)寄生在水蚤身上。由此說明，一個物種的任何進(jìn)化都可能構(gòu)成對其他物種的競爭壓力，從而推動物種進(jìn)化。

“長羽毛的恐龍”

20世紀(jì)80年代，科學(xué)家發(fā)掘出了生活在約1.25億年前的“長羽毛的恐龍”，只不過它們的羽毛的作用更多的是保暖或者美觀，而不是飛翔。2008年，中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種與鳥類關(guān)系極近的恐龍——“胡氏耀龍”。不同于其他已知恐龍，這種恐龍的上下頜骨均長有牙齒且牙齒前傾，這些牙齒的大小還出現(xiàn)了分化，形成了類似于一些哺乳動物的犬齒或門齒的咬臺結(jié)構(gòu)。這些發(fā)現(xiàn)不僅證明了過渡生物的存在，也證明了飛翔有可能是動物長了羽毛后的一次額外的偶發(fā)事件。

牙齒的進(jìn)化

研究發(fā)育的目的之一是為了發(fā)現(xiàn)指導(dǎo)進(jìn)化的機(jī)制。2007年，通過對控制小鼠牙齒發(fā)育的基因表達(dá)方式的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了控制小鼠磨牙大小及數(shù)量的機(jī)制。嚙齒類動物是雜食性動物，與人類的牙齒相似，它們的磨牙也是按照從前至后的順序出牙，而且每一顆牙齒部比前面的小。這項(xiàng)研究表明，生態(tài)學(xué)也能作為一支單獨(dú)的力量推動進(jìn)化，使生物的一些特性在進(jìn)化中不斷被修改，以適應(yīng)環(huán)境的改變。

地域差異的影響

2005年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，棲息在不同樹木上的大山雀的雛鳥的基因變異各不相同，不同的生活習(xí)性在某種程度上還加強(qiáng)了大山雀的適應(yīng)性。還有一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，大山雀的遷移并不是隨機(jī)的，每一窩都存在大量的基因差異，這再次說明了遷移對進(jìn)化的影響。

宏觀進(jìn)化

達(dá)爾文認(rèn)為進(jìn)化是一些小步小步的緩慢變化。2005年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種分子，它的一個小小的變化就會直接影響到雄性果蠅的翅膀上是否出現(xiàn)斑點(diǎn)。如此看來，基因也能控制外表的顯著變化，從而推動宏觀的改變。

選擇的遺傳

2006年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，羽毛鮮艷的雄性孔雀比那些平凡的同伴更能吸引異性，產(chǎn)下后代，從而具有更高的存活率。這暗示，物種的自然進(jìn)化更傾向于那些罕見的和變異多樣的物種，而不是普通物種?？茖W(xué)家認(rèn)為，有些一成不變的基因在短期看起來有用，但在未來可能會給該物種帶來災(zāi)難。

突發(fā)性的變異

物種的變化不一定需要數(shù)百萬年的積累，有時也會突然發(fā)生。對果蠅的早期研究發(fā)現(xiàn)，有一種蛋白通常只在機(jī)體遭受壓力的情況下才產(chǎn)生。2003，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)基因都具有變異的潛力，且只在它們的功能受到損傷時才會釋放出來。

進(jìn)化出來的點(diǎn)子

海鰻與其他魚類不同，萁身形細(xì)長，從理論上講無法產(chǎn)生足夠的抽吸力捕捉獵物。那它們怎樣捕食獵物呢?2007年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，海鳋已經(jīng)通過進(jìn)化找到了解決方案：將咽口“移到”口腔的前方，這樣不需要花大的力氣就能吸入獵物，而且還能堵住獵物的退路。這是首次發(fā)現(xiàn)脊椎動物利用第二套咽喉限制獵物的活動并將其吞入肚中。

生殖隔離

2004年，科學(xué)家對阿拉斯加等多個地區(qū)的三刺魚進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種魚從海洋遷移到溪流后，它們不斷適應(yīng)新的環(huán)境，自身的形體也發(fā)生了許多細(xì)微的變化?，F(xiàn)在，即使讓它們重新混居在一起，它們在配偶的選擇上也更趨向于尋找體形相近的同類。如此看來，三刺魚在進(jìn)化上出現(xiàn)了生殖隔離。這項(xiàng)研究有力地將生殖隔離和生態(tài)學(xué)的離散特征聯(lián)系了起來。

達(dá)爾文山雀

早在達(dá)爾文在加拉帕戈斯群島上進(jìn)行考察時，他就發(fā)現(xiàn)不同島上的山雀的嘴巴外形的差異是與其飲食習(xí)慣相對應(yīng)的。2006年，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)，山雀嘴巴的外形差異是由一種蛋白的基因表達(dá)差異決定的。在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)人為增加這種蛋白的基因表達(dá)時，山雀胚胎的嘴巴就會變得更尖。

進(jìn)化的捷徑

人類對基因修飾和干細(xì)胞改造的熟練掌控，使得我們似乎可以繞開自然選擇，進(jìn)入主動控制生物繁殖和進(jìn)化的大爆發(fā)過程。以下是基因生物學(xué)最新和最偉大的發(fā)現(xiàn)。

2008年，有科學(xué)家將成人的皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，進(jìn)而再把干細(xì)胞改造成其他所需的細(xì)胞類型。這一重大科學(xué)進(jìn)展令整個科學(xué)界為之轟動——也許在不到5年內(nèi)，我們就能通過實(shí)驗(yàn)將任何體細(xì)胞改造成精子或卵細(xì)胞，從而給那些不孕的夫婦帶去福音，或許他們只需提供一些皮膚細(xì)胞，就能把自己的基因傳給孩子。

人們甚至開始設(shè)想，在創(chuàng)造出所需的卵細(xì)胞和精子后，還可以通過一種被稱為“同源重組”的技術(shù)，去掉其中一些不需要的遺傳信息，把有用的遺傳信息替換上去?；蛑亟M原本是在有性生殖中自然發(fā)生的事件，但現(xiàn)在科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)能夠增加或敲除實(shí)驗(yàn)小鼠卵細(xì)胞內(nèi)的一些DNA片段。或許在不久的將來，我們就能夠敲掉一些潛在的致病基因(比如糖尿病)，或者人為增加一些有助于增高或變得更聰明的基因。 挨個地改變后代的DNA是一件枯燥乏味的事，我們或許還可以插入一整段全新的染色體，從而將DNA改造變得一勞永逸。有科學(xué)家相信，人工合成的染色體就像放入體內(nèi)的“特洛伊木馬”，它們能夠?qū)⑵胀?xì)胞變成奇妙的干細(xì)胞，能夠使免疫系統(tǒng)再植，還能夠讓人返老還童。既然大自然并不會關(guān)心某個具體的孩子到底好不好，那么與其等上帝來擲骰子，不如我們自己把它直接放到我們最需要的一面。

如果我們真的掌握了基因的操控權(quán)，也許到未來的某一天，我們還能將人類自己變成新的物種(和別的生物相比，人類的基因真沒什么特別之處)。不過，倫理學(xué)家們認(rèn)為改變?nèi)祟惢蛐枭餍校藶榈貙⑦M(jìn)化提速究竟會產(chǎn)生什么樣的后果，目前我們還不能回答。