演化是一個(gè)圓還是一條線

易格

演化是否有方向性？它是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的圓，還是一條永不回頭的直線？這個(gè)問題很難有確定的答案，如果我們考慮不同時(shí)間長(zhǎng)度的不同物種的演化歷程，也許我們將得到不同的答案。

演化是場(chǎng)輪回？

生物考古學(xué)家根據(jù)發(fā)現(xiàn)的化石證據(jù)，推測(cè)說，到目前為止，地球曾經(jīng)發(fā)生過五次生物大滅絕。如果把每一次大滅絕作為循環(huán)的終點(diǎn)，物種的復(fù)蘇作為起點(diǎn)，那么物種的演化過程是否是一個(gè)個(gè)相似的圓呢？

發(fā)生于距今2.51億年前二疊紀(jì)末期的第三次生物大滅絕，是公認(rèn)的最嚴(yán)重的一次生物滅絕。那次滅絕造成了98%的海洋生物以及96%的陸地生物的消失，全球幾乎沒有生命跡象。生命的復(fù)蘇過程也格外的漫長(zhǎng)和反復(fù)，從生命重現(xiàn)到恢復(fù)滅絕前的繁榮盛世持續(xù)約近1千萬年。

首先復(fù)蘇的是藻類植物，但是因?yàn)楹Ｑ鬁囟鹊木痈卟幌潞蜖I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，藻類的復(fù)蘇花費(fèi)了數(shù)百萬年。藻類的出現(xiàn)給軟體動(dòng)物菊石類鸚鵡螺提供了食物，菊石類又成為蝦蟹的祖先以及早期的海洋底棲爬行類的食物。直到陸地上的原始鱷魚、天空中的翼龍類統(tǒng)治地球，滅絕前的繁盛基本恢復(fù)。

但是好景不長(zhǎng)，距今1.95億年前的三疊紀(jì)末期，地球又迎來了一次大滅絕。這次恢復(fù)最快的還是海生生物，最后占據(jù)統(tǒng)治地位的是恐龍。離現(xiàn)代最近的一次大滅絕是距今6500萬年前白堊紀(jì)末期的恐龍大滅絕，這次海洋中的菊石類也沒有逃過死劫，而陸地上的種子植物和昆蟲類則成為了復(fù)蘇的起點(diǎn)，智人最終統(tǒng)治了地球。

以簡(jiǎn)單的低等生物為始，到復(fù)雜的高等生物占據(jù)更多生存資源，這些生命的演化復(fù)蘇過程是不是一個(gè)個(gè)相似的循環(huán)呢？同一個(gè)物種的演化又是不是一場(chǎng)輪回呢，象的演化似乎有這種趨勢(shì)。

象的祖先始祖象長(zhǎng)相平平，身材也比較矮小，更像是現(xiàn)代的亞洲貘，吻部比較長(zhǎng)，而且還沒有長(zhǎng)出很長(zhǎng)的鼻子和象牙。

長(zhǎng)牙比長(zhǎng)鼻子更有利于象的生存。牙不僅是捕食的工具，還能幫助求偶，公象的象牙越長(zhǎng)越大，就越受母象的青睞，這樣長(zhǎng)牙基因就更有機(jī)會(huì)傳遞下去。慢慢地，象的牙越來越長(zhǎng)，出現(xiàn)了很多以長(zhǎng)牙為標(biāo)志的種類，比如牙齒長(zhǎng)過下巴的恐象、下巴和牙齒特化成鏟子的鏟齒象，還有牙長(zhǎng)超越身高的互棱齒象等。

經(jīng)過數(shù)百萬年的演化，發(fā)達(dá)的象牙和長(zhǎng)長(zhǎng)的象鼻成為了象類的兩大標(biāo)志，直到人類的出現(xiàn)改變了這一切。當(dāng)人類獵殺大象的目的從捕食轉(zhuǎn)變成獲得象牙之后，象牙越長(zhǎng)的個(gè)體死得越快，象牙長(zhǎng)得長(zhǎng)反而變得更不適應(yīng)“環(huán)境”，長(zhǎng)牙基因也就沒辦法傳承下去了。在南非的阿多國(guó)家大象公園里，有98%的雌性大象已經(jīng)完全不長(zhǎng)象牙了。

象們花了數(shù)百萬年去適應(yīng)環(huán)境，它們的象牙一點(diǎn)一點(diǎn)變長(zhǎng)，但當(dāng)它們遇到了新的環(huán)境和比自然選擇更強(qiáng)大的“篩選”力量，又在數(shù)百年的時(shí)間里快速退回來路。當(dāng)這種“篩選”力量消失時(shí)，象牙還會(huì)再長(zhǎng)回來嗎？大象的演化是不是一個(gè)圓呢？

演化有去無回？

雖然有些物種的演化好像存在“返祖”現(xiàn)象，但是還有很多物種的演化在現(xiàn)在看來像是一條永不回頭的直線。

從19億年前肉眼看不見的單細(xì)胞藻類到16億年前肉眼可見的大型藻類再到5.4億年前繁盛的藻類植物，水生生活的藻類越長(zhǎng)越大。苔蘚植物是植物從水生到陸生演化的過渡類型，蕨類植物和裸子植物曾經(jīng)稱霸一時(shí)，但現(xiàn)在地球上種類最多的仍然是有花有果的被子植物。長(zhǎng)大、陸生和種子繁殖似乎就是植物進(jìn)化的方向了，越晚出現(xiàn)的種群越是這樣，少有走“回頭路”的。

從陸地進(jìn)入海洋，還能再上岸嗎？鯨的演化也是一條“不歸路”。

大約4800萬年前，在今天巴基斯坦的西海岸，一只原本生活在陸地上的小型偶蹄食草動(dòng)物為躲避捕食者，一頭扎入了淺水中。后來它再也沒有上來，不是死亡了，而是在水下找到了更適合生存的地方——它就是鯨的祖先。1979年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了它的化石，因?yàn)樗哂信c現(xiàn)代鯨類相似的耳骨和聽覺系統(tǒng)，從而確立了鯨的祖先的地位，被命名為“巴基古鯨”。

巴基古鯨從陸地來到海洋后，原本的四肢慢慢變成了鰭狀肢，鼻子變成了排水孔，肺和氣管更適合呼吸水中的氧氣。它們逐漸適應(yīng)并喜歡上了海底的生活，這里空間廣闊，食物更多，天敵更少。它們變成了個(gè)頭龐大的海中霸主，但是代價(jià)是失去了雙腿，再也無法像祖先一樣上岸了。

目前看來，鯨即使在海洋中遭遇了人類的窮追猛打，也很難再長(zhǎng)出一雙長(zhǎng)腿，獲得再次上岸的機(jī)會(huì)了。它的一生是不是無法回頭的直線呢？

人類有“后悔藥”？

如果我們以上萬年的時(shí)間來衡量，也許多數(shù)物種的演化都是一圈圈上升的螺旋。但如果只看單個(gè)種群的一生，物種的演化之路通常是“一條道走到黑”的，死亡或滅絕就是終點(diǎn)，再也沒有反悔重來的機(jī)會(huì)。不過也許人類可以讓它們重回起點(diǎn)。

有許多物種在遠(yuǎn)古時(shí)期滅絕，也有許多物種在人類影響下滅絕，如何復(fù)活它們呢？現(xiàn)在我們至少有三種方法，第一種是尋找與已滅絕物種相似的現(xiàn)存物種，培育出與已滅絕的動(dòng)物最接近的版本，例如歐洲野牛的“復(fù)活”。第二種是克隆，這只能用于新近滅絕的物種，從滅絕動(dòng)物身上提取完整的細(xì)胞進(jìn)行克隆。西班牙和法國(guó)的科學(xué)家在1999年取得了世界上最后一只布卡多野山羊的細(xì)胞，并在2003年成功克隆出了已滅絕野山羊，但是，由于肺部問題，幼羊只存活了不到10分鐘。

最后的絕招是基因工程，尋找已滅絕動(dòng)物的“直系后代”，使用基因編輯技術(shù)，將后代動(dòng)物的基因修改成滅絕動(dòng)物的基因，制造新的已滅絕動(dòng)物，科學(xué)家們正在應(yīng)用這個(gè)方法嘗試復(fù)活恐龍、猛犸象和旅鴿。

我們知道，恐龍是現(xiàn)代鳥類的祖先，那么能不能修改鳥類的基因，讓它重新變成恐龍呢？智利科學(xué)家就做了這樣的實(shí)驗(yàn)?？铸埖拇笸裙桥c鳥類不同，它有一根直接與腳腕相連的長(zhǎng)長(zhǎng)的腓骨，而鳥類的腿骨較短，不連接腳腕。智利大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，控制鳥類腓骨生長(zhǎng)的細(xì)胞，在長(zhǎng)到腳腕之前就會(huì)停止分裂，于是科學(xué)家注入了一種基因，延遲了雞胚胎的腓骨細(xì)胞的生長(zhǎng)期，最后使鳥長(zhǎng)出了與恐龍相同的長(zhǎng)至腳腕的腓骨。

美國(guó)哈佛大學(xué)的遺傳學(xué)家喬治·丘奇正在開展將現(xiàn)代大象轉(zhuǎn)變成猛犸象的工作。此前已經(jīng)有一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在俄羅斯西伯利亞的永久凍土帶發(fā)現(xiàn)了一具保存完整的猛犸象尸體，它甚至還具有液態(tài)血液，而從血液里可以獲取猛犸象的DNA圖譜。了解猛犸象的基因后，喬治·丘奇需要改動(dòng)現(xiàn)代大象的基因組，將猛犸象的特征編碼輸入進(jìn)去。他改動(dòng)了15個(gè)基因，包括控制耐寒血紅蛋白、皮下脂肪和汗腺的基因等。

基因編輯完成后，丘奇將在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)這些編輯后的大象干細(xì)胞，看它們是否能長(zhǎng)出具有所期望的功能的組織和器官，如果能成功就可以進(jìn)行活體實(shí)驗(yàn)。與丘奇復(fù)活猛犸象的方法相似，美國(guó)一個(gè)旨在保護(hù)基因多樣性的非盈利組織“復(fù)蘇”也在運(yùn)用基因編輯的方法復(fù)活旅鴿。

在自然選擇的力量下，物種以自己的節(jié)奏在生存和進(jìn)化，即使經(jīng)歷了大滅絕，也會(huì)在漫長(zhǎng)的歲月中復(fù)活。但是人類的干涉打亂了它們的節(jié)奏，它們的滅絕時(shí)間提前了，這也使得復(fù)活的時(shí)間變得遙遙無期。為了彌補(bǔ)這些過失，人類能提早復(fù)活它們嗎？克隆個(gè)體的生存問題亟待解決，基因編輯的方法還在起步階段，如果復(fù)活真的能成功，演化的軌跡能接續(xù)上嗎？