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澄江动物群挑战进化论了吗?

作者:方 舟 子 时间:2010-3-25 13:53:13 点击:4394


   寒武纪开始于5.7亿年前,结束于5.1亿年前,是地质年代古生代的第一个纪。 寒武纪之前的地层的动物化石较少,而在寒武纪的地层中,发现了种类繁多的动 物化石,有的古生物学家甚至认为动物各门的祖先在这个时期都已出现,称为 “寒武纪物种大爆发”。最具代表性的寒武纪动物群是1909年在加拿大发现的布 尔吉斯页岩动物群。1984年,在云南澄江发现的寒武纪动物群,可与布尔吉斯页 岩动物群相媲美,日益引起国际学术界的重视。

    寒武纪物种大爆发历来是神创论者反对进化论的一个理由。自从澄江动物群 被发现并引起轰动后,经过一些媒体夸大其词的宣扬和某些传教士的有意歪曲, “进化论解释不了寒武纪物种大爆发”的论调在华人当中也颇为流行。最近,由 中国科学院南京地质古生物所陈均远、云南大学侯先光和西北大学舒德干主持的 “澄江动物群与寒武纪大爆发”项目获得国家自然科学奖一等奖,已被发现20年 的澄江动物群一时又成为新闻话题。这些报道大同小异,其中新华社的报道是这 么说的:

  “地球上的生命何时大量出现?‘寒武纪大爆发’究竟产生了什么?中国科 学院、云南大学和西北大学的科学家陈均远、侯先光和舒德干历时20年,共同完 成了‘澄江动物群与寒武纪大爆发’科研项目,通过对澄江动物群化石的发现和 研究,在世界上首次揭示了‘寒武纪大爆发’的整体轮廓,证实几乎所有的动物祖先都曾站在同一起跑线上。”

  “澄江动物群因1984年7月1日在云南省澄江县首次发现而得名,是寒武纪早 期(距今约5.3亿年)的一个多门类动物化石群,不仅动物类型多,而且十分珍 稀地保存了生物的软体构造,首次栩栩如生地再现了远古海洋生命的壮丽景观和 现生动物的原始特征。”

  “三位科学家说,‘澄江动物群的地质年代正处于“寒武纪大爆发”时期, 它让我们如实地看到5.3亿年前动物群的真实面貌,各种各样的动物在“寒武纪 大爆发”时期迅速起源,现在生活在地球上的各个动物门类几乎都已出现,而不 是经过长时间的演化慢慢变来的。’”

    如果如这三位科学家所言,各个动物门类“不是经过长时间的演化慢慢变来 的”,那么它们又是怎么来的呢?他们的言下之意是在较短的时间内快速演化而 来的(“演化”和“进化”在生物学上为同义词,都是英文evolution的翻译, 下面依据一般习惯用“进化”),但是语焉不详,记者又未做补充,于是在一些 人听来,竟然就是在否定动物是进化而来的。一家著名网站在转载这则报道时, 用的标题赫然就是“澄江动物群证实几乎所有动物并非演化而来”,去掉了“慢 慢”两字,非同小可,等于是完全否定了进化论,于是由生物进化的速度快慢之 争,变成了生物进化的有无之争了。《科技日报》有关报道的题目干脆就叫“澄 江动物群揭寒武纪之谜 中国学者挑战进化论”!另外一种常见的说法则是“寒 武纪大爆发挑战达尔文”,不仅大众媒体、基 . 督教的宣传品这么说,而且某些专 家的文章也这么说,例如陈均远《寒武纪大爆发和多细胞动物构型方案的起源》 一文中,有一小节的题目就叫做“挑战达尔文”,声称达尔文“关于生命演化的 各种解释,事实上都处于科学假说阶段”。

    达尔文进化论到现在是否还只是“科学假说”?它是否面临着生物学新发现 的挑战呢?我们得看看达尔文进化究竟说的是什么。达尔文提出的进化论主要包 括四个子学说:

    一,一般进化论:物种是可变的,现有的物种是从别的物种变来的,一个物 种可以变成新的物种。这一点,早已被生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、 古生物学和分子生物学等学科的观察、实验所证实,我们现在甚至可以在实验室、 野外直接观察到新物种的产生。所以,这是一个科学事实,其可靠程度跟“地球 是圆的”、“物质由原子组成”一样。在今天,除了极其个别的由于宗教信仰偏 见而无视事实的人,实际上已无生物学家否认生物进化的事实。

    二,共同祖先学说:所有的生物都来自共同的祖先。分子生物学发现了所有 的生物都使用同一套遗传密码,生物化学揭示了所有生物在分子水平上有高度的 一致性,最终证实了达尔文这一远见卓识。所以,这也是一个被普遍接受的科学 事实。

    三,自选选择学说:自然选择是进化的主要机制。自然选择的存在,是已被 无数观察和实验所证实的,所以,这也是一个科学事实。但是,现在学术界一般 认为,自然选择的使用范围并不象达尔文设想的那么广泛。自然选择是适应性进 化(即生物体对环境的适应)的机制,对于非适应性的进化,有基因漂移等其他 机制。也就是说,不能用自然选择来解释所有的进化现象。考虑到适应性进化是 生物进化的核心现象,说自然选择是进化的主要机制,也是成立的。

    四,渐变论:生物进化的步调是渐变式的,是一个在自然选择作用下累积微 小的优势变异的逐渐改进的过程,而不是跃变式的。这是达尔文进化论中较有争 议的部分。在达尔文在世时以及死后相当长一段时间,大部分生物学家,特别是 古生物学家,都相信生物进化是能够出现跃变的,认为新的形态和器官是源自大 的跃变,而不是微小的变异在自然选择的作用下缓慢而逐渐地累积下来的。包括 赫胥黎在内的一些古生物学家由于强调生物化石的不连续性,而持这种观点。在 遗传学诞生之后的一段时间内,早期遗传学家们由于强调遗传性状的不连续性, 也普遍接受跃变论。在20世纪40年代,“现代综合”学说将遗传学和自然选择学 说成功地结合起来,渐变论逐渐占了优势。但是近二、三十年来,古生物学和进 化发育生物学的研究表明,生物进化过程很可能是渐变和跃变两种模式都存在的, 跃变论又有抬头的趋势。不过,进化论所说的跃变,除了某些非常特殊的情形 (例如植物经杂交出现新种),并非是指在一代或数代之间发生的进化,而可能 经历了数千年、数万年乃至数百万年,只不过以地质年代来衡量显得很短暂而已。

    寒武纪大爆发挑战的就是渐变论,但是并不能否证渐变论。它即使成立,也 不过表明进化有时候是能够以跃变的方式进行的,并不能否认进化在其他时候是 以渐变的方式进行的。寒武纪大爆发更不会挑战进化论。几乎所有动物的“门” 都在寒武纪早期出现,绝不意味着这些动物祖先不是进化而来的,更不意味着它 们之后没有发生进化。神创论者在介绍寒武纪大爆发时,试图给人这种印象:几 乎所有的动物都是同时突然出现的,以后只有灭绝而没有进化。其实完全不是这 么回事。第一,在寒武纪之前,动物已经过了漫长的进化过程。自五十年代以来, 古生物学家已在世界各地三十个地方发现了大量的寒武纪之前的多细胞生物乃至 动物,数量最多、最为闻名的在四个地方:澳大利亚的埃迪亚加拉山(ediacara hill)(因此这段时期被称为埃迪亚加拉纪(ediacarian))、加拿大纽芬兰的 错误点(mistake point)、俄罗斯的白海海岸和纳米比亚。此外还有中国瓮安 动物群,据称是迄今发现的最古老的实体化石动物群。这些寒武纪之前的多细胞 生物包括软珊瑚、海蜇、蠕虫和其他稀奇古怪的生物。对这些多细胞生物是否是 寒武纪动物的直接祖先,以前有争议,因为在1995年之前从这些多细胞生物到寒 武纪动物还存在一段地质空白,所以有专家主张这些早期多细胞生物全部灭绝, 在寒武纪又再来一次从单细胞到多细胞的进化。在1995年,在纳米比亚火山灰层 中出现了大量的寒武纪之前的多细胞生物,恰好补上了这段空白,所以,现在已 很少有专家怀疑前寒武纪的多细胞生物和寒武纪的动物没有相承关系。第二,寒 武纪的动物并不是“同时”出现的,而是持续了几百万年,这在进化论史上当然 是短时间,但对神创论来说,却是长得不可思议。第三,“几乎所有动物的门” 在寒武纪地层出现并不等于“几乎所有动物的种”在那时候都已出现。事实上, 寒武纪的动物一般地只是那个门的原始物种,以后几乎全都灭绝了,后来的物种 是进化来的。比如,寒武纪只存在少数几种原始的脊索动物,而丰富多彩的脊椎 动物各类群,包括鱼类、两栖类、爬行类、哺乳类和鸟类,都是在寒武纪之后从 原始脊索动物逐渐进化来的。现代脊椎动物各物种更都有了几亿年的进化史。

    为什么几乎所有动物的门会在较短的时间(数百万年!)内进化出来,生物 学家们提出了不少的解释,目前被较为广泛接受的是hox基因调控理论。hox基因 是一种“同源异形”基因,是动物形态蓝图的设计师,在发育过程中控制身体各 部分形成的位置。如果同源异形基因发生突变,会使动物某一部位的器官变成其 他部位的器官,叫做同源异形。比如,让某个同源异形基因发生突变,能使果蝇 的身体到处长眼睛,在该长眼睛的地方长出翅膀,或者在该长触角的地方长出了 脚。hox基因在所有的脊椎动物和绝大部分无脊椎动物中都存在,调控的机理也 相似,这表明它可能是最古老的基因之一,在最早的动物祖先中就已存在。hox 的突变一开始时在胚胎早期引起的变化不大,但随着组织、器官的分化定型,突 变的影响逐步被放大,导致身体结构发生重大的改变。这可以解释寒武纪物种大 爆发。那时候基因结构、发育过程都较简单,hox的基因突变容易被保留,结果 导致了身体结构的多姿多彩。

    达尔文进化论在经过修正后,到现在仍然是生物进化论的主流学说,具有无 比强大的生命力。但是为什么我们每隔一段时间,就能听到达尔文进化论遭受挑 战、被质疑乃至被否定的说法呢?这有宗教因素,也有思想、文化因素(许多不 信基 . 督教的人文学者也不喜欢达尔文进化论的机械色彩),值得注意的是,还有 科学家的心理因素。一些科学家为了强调自己研究的课题的重要性,会有意无意 地夸大其研究成果的价值,甚至有的人明明站在巨人的肩膀上,却又巴不得一脚 把巨人踢倒以显示自己的伟大。这就要求我们,对惊人的说法要格外保持警惕, 不要轻信。

 


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