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生物进化的驱动力是什么
作者:佚名    文章来源:网易探索    点击数:    更新时间:2009-5-9

 

从蝴蝶身上绚丽多彩的斑纹到彩虹一般色彩丰富的蜥蜴;从能够利用四肢间皮膜滑翔的松鼠到可以从一棵树到另一棵树的蛇,大自然的各个物种为了适应环境而进化出来的千奇百怪的特性令人乍舌。

自然选择一直以来被科学家们认为是驱动进化方向的主要因素,也是创造了生物多样性的主要原因之一,但是我们能够把自然选择当成是创造这个丰富多彩的大自然的唯一原因吗?

纽约斯托尼布鲁克大学生态与进化学院的科学家马西莫·皮格留奇说:我们认为目前生物学中最伟大的未解之谜之一就是对自然选择的定位问题,自然选择到底是不是推进进化方向和创造物种多样性的唯一原因?也许还有我们未知的因素一直在发挥作用,我希望这种假设最终会成为现实,以丰富对我们生活的这个世界的深层了解

灵活多样的基因

一些科学家列出了其他一些可能驱动生物进化的因素。皮格留奇博士说:在过去的二十年间,科学家们开始推测复杂的生物系统(如活体生物本身)的某些属性对进化有驱动作用,它们和自然选择的作用合在一起,使得原始生物进化出了眼睛、细菌鞭毛、翅膀或者是龟壳一类奇怪的特征,以适应环境的需要

这里我们引入一个叫做显型可塑性的概念,这种现象是指生物在适应环境的过程中,可以通过进化灵活的改变身体某一部分的特性,发育出新的器官和组织。但是这种差异不是在基因层面的,举个例子来说,蜜蜂的种群里工蜂和兵蜂的基因是完全一致的,但在发育的过程中不同的基因完成了表达,于是出现了这两种蜜蜂在行为和体征上的巨大差异,外界的环境因素,例如温度或是其在胚胎期的食物,都是促成工蜂和兵蜂表达不同基因的原因。

这种显型可塑性的意义在于,在进化过程中有益的形状可以遗传给下一代,当显型特征不断遗传积累的时候,外界的自然环境就会帮助一个物种淘汰掉不适应环境需要的性状,而保持那些有竞争优势的后代。

自然形成的秩序

有些研究学者认为,生物和非生物系统往往都具有一种自发的自我形成秩序的特性,这种自我组织的能力也是推进物种进化的动力之一,而且这种能力对生物来说还可以遗传给下一代。

对于非生物体系来说,一个典型的例子就是暴风雨,这种巨大的风暴完全不是随机的气流组合,科学研究发现暴风雨是一个具有高度秩序的气象系统,各种空气流在暴风雨中自发地形成有序的结构,共同作用才达成了巨大的破坏效果。科学家发现越来越多证据表明生物有机体也具有类似的特性,它们的各种性状是自发的有序地组合的。

生物的有序性的典型的例子是蛋白质的结构,我们知道蛋白质是一长串氨基酸在空间中扭转缠绕形成的,其空间结构决定蛋白质的特性。蛋白质的特性千变万化是因为其空间结构可以有无数种,如果蛋白质仅仅是由100个氨基酸组成的,它形成的形状就足以达到天文数字。蛋白质形状的装换是在几秒钟或是几分钟的时间里有序进行的,但这种转换顺序即使我们使用今天世界上最强大的超级计算机也无法计算出来,因为这种转换次序实在是太复杂了。

充满新奇的大自然

环境因素同样可以改变动物的外在特征和生活习性,这一现象吸引了很多科学家开展深入的研究。例如美国威斯康星麦迪逊大学的细胞生物学家西恩·卡罗尔就发现,东非的某些蝴蝶根据其破茧而出时的环境而呈现不同的颜色,在雨季羽化的蝴蝶一般都带有鲜艳的眼睛形状的花纹,而在旱季羽化的蝴蝶则呈现灰黯的保护色。

目前为止,生物学家对生物从受精卵到成熟个体的发育过程都十分了解,但是在其发育过程中环境和基因因素如何发挥作用则一直不得而知。科学家研究了一种叫做红腹滨鹬的海鸟,发现部分鸟类也会根据迁徙路线的不同改变某些生物性状。

当红腹滨鹬被关进笼子里放养到气候比较寒冷的地区的时候,这种鸟的飞行肌肉和部分器官就会萎缩,以减少热量的损失,而这种改变的特性可以遗传给下一代红腹滨鹬。

随着生物学、生态学、遗传学和计算机科学的综合发展,促进生物进化的各种因素和其在进化过程中所起的作用都会越来越清楚,而达尔文提出的自然选择驱动的进化论会在发展中更加丰富正确。

当我们了解了生物进化的各种驱动力之后,下一个问题又摆在我们面前了——那就是偶然因素在生物进化的过程中到底起了多大的作用?我们是碰巧长成现在这个样子的吗?

 

 


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