淺談影響生物進化的因素

徐菁澤

摘要：在進化的過程中，生物種類由少變多，結(jié)構(gòu)功能由簡單到復雜。本文結(jié)合筆者平時所學，闡述了遺傳平衡條件及影響生物進化的幾個因素，最后分析了生物進化后對環(huán)境的反作用，提出了自己的一點粗淺認識。

關(guān)鍵詞：變化 基因 自然環(huán)境 生物進化

原始地球是沒有生命的，最初，在閃電的作用下，無機物質(zhì)形成了氨基酸，經(jīng)過漫長的化學反應，氨基酸逐漸形成了肽鏈的高分子物質(zhì)，后來演化成單細胞生物，再逐漸進化成多細胞生物。整個生物的進化過程是從單細胞到多細胞，從低級到高級的過程，是細胞內(nèi)部分工的結(jié)果，是自然選擇和生物對環(huán)境適應的過程。

一、遺傳平衡條件與進化

早在1908年，溫伯格提出了著名的“遺傳平衡定律”，如果滿足了五個遺傳平衡條件，種群的基因頻率就不會發(fā)生改變，可以實現(xiàn)一代代的穩(wěn)定遺傳。下面舉例說明：在一個樺尺蠖的種群中，有黑體和白體兩種體色，黑體基因型用AA表示，白體基因型用aa表示，假設它們的數(shù)量各占一半，即AA個體占50%，aa占50%，它們有性生殖的結(jié)果如下：

從表格可看出：A和a的基因頻率都一直是50%，如果滿足遺傳平衡條件，A和a的基因頻率就不會發(fā)生變化，預示著生物將不會發(fā)生進化，但是這五個遺傳平衡條件很難同時都滿足，只要有一個條件發(fā)生變化，則基因頻率就會發(fā)生改變，那么生物將發(fā)生進化。

二、生物進化的影響因素

（一）基因突變

基因突變的實質(zhì)是基因在一定條件下從原來的存在形式突然改變?yōu)榱硪环N新的存在形式。現(xiàn)代生物進化理論提出，生物進化的實質(zhì)在于種群基因頻率的改變，基因突變在個體中發(fā)生的概率非常小，但從種群看則發(fā)生概率比較大。

1859年，英國生物學家達爾文在《物種起源》中提出了生物進化的自然選擇學說。該學說的要點是群體中的個體具有性狀差異，對其所處的環(huán)境具有不同的適應性，具有有利性狀的個體得以生存繁衍，具有不利基因的個體會逐漸被淘汰，這里的有利基因和不利基因本質(zhì)上就是有利的突變和不利的突變。比如，沒有翅膀的昆蟲在陸地很難覓食，而到了海邊它們卻能很好地避免被風吹進海里。如果基因復制一直保持準確無誤，地球上的生命可能早就滅亡了，因為它們無法適應地球在過去很多年中所發(fā)生的氣候劇變?；蛲蛔兪遣欢ㄏ?、隨機的，有益的基因突變是生物進化的主要因素。

（二）自然環(huán)境

生物生存在一定的環(huán)境中，時時刻刻都在受到環(huán)境的制約和影響。生物對每一種環(huán)境因子都有耐受范圍，一旦超過耐受范圍，其生存就會受到影響。最近發(fā)育生物學研究表明：生物有一種提早產(chǎn)生新性狀的能力，這有利于生物體的變異。他們假設，生物體能夠意識到之前的環(huán)境是如何變化的，然后利用這些信息形成它們將來的進化優(yōu)勢，如，隨著種子的大小和硬度方面的改變，鳥類可能就會形成一種能夠適應這種改變的鳥嘴。由此可見，長期生活在某一地區(qū)的生物，它們的遺傳結(jié)構(gòu)和特性受到這個地區(qū)生態(tài)因子的影響，并能產(chǎn)生很好的適應性。但當環(huán)境條件改變或遷居到一個新地方時，它們的遺傳結(jié)構(gòu)和特性就會受到新的環(huán)境因子的影響，如果能忍受環(huán)境條件的變化，生物就會產(chǎn)生定向的進化。

（三）生態(tài)破壞

伴隨著人類工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越嚴重。人們發(fā)現(xiàn)，生物對污染的適應機制及進化格局與自然脅迫條件下的情形并不相同，環(huán)境污染并非一種一般意義上的環(huán)境脅迫，而是一種生態(tài)破壞。當今世界物種滅絕在很大程度上與全球擴散的環(huán)境污染有密切聯(lián)系，污染的環(huán)境使得生物多樣性、遺傳多樣性逐漸喪失。例如，我國昆明滇池從20世紀50年代到90年代，由于水體污染導致富營養(yǎng)化，高等水生植物種類喪失了76%，魚的種類喪失了65%。Fowler等發(fā)現(xiàn)，加拿大的云紅杉對大氣污染的適應性提高，但喪失了部分的遺傳變異性，同時對霜害的抵抗力大大降低。

在環(huán)境污染條件下，生物進化的選擇因素不是自然環(huán)境而是污染物，污染物的循環(huán)具有全球性，會降低所有生物進化的潛能，危及所有生物的生存與安全。

三、生物進化對環(huán)境的反作用

由原生生物、細菌、真菌、植物、動物構(gòu)成的全體生物確保了生物地球化學循環(huán)的進行，有機物與無機物之間發(fā)生交流與轉(zhuǎn)化，此為生物與環(huán)境的溝通。因此環(huán)境作用于生物進化的同時生物進化也對環(huán)境有著極強的反作用。

大約27億年前出現(xiàn)的原始藻類如藍綠藻、燧石藻等，它們含有葉綠素，能夠進行光合作用，釋放出來的氧氣改變了大氣的成分，大氣中游離氧的出現(xiàn)和不斷增加，使生物從厭氧生活發(fā)展到有氧生活，代謝機制也隨之發(fā)生了根本改變并促進了生物的進化。由此，自然界發(fā)展出完整的水循環(huán)、碳循環(huán)、大氣循環(huán)，保證了生物生存的穩(wěn)定環(huán)境。

總之，生物的性狀主要由基因決定，但后天環(huán)境也很重要，有時可以導致基因突變，從而改變性狀，使生物適者生存，不適者被淘汰，環(huán)境決定著生物進化的方向和速度。遺傳物質(zhì)的變異是進化的內(nèi)因，環(huán)境對遺傳物質(zhì)的變異起到誘發(fā)與篩選的作用，進化后的生物對環(huán)境又會產(chǎn)生反作用。

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（作者單位：山東省實驗中學高二）