达尔文的战争完_淋巴结炎饮食

第16章　疑难：寒武纪的生命绽放在进化论的发展过程中，古生物学是出了不少力气的。如果不是挖出了史前生物化石，恐怕也没有人去质疑《圣经》上所说的话。毕竟进化是个缓慢的过程。一个人观察一辈子也看不到明显的变化的。但是自从达尔文时代起，就存在一个麻烦。到现在为止，还有不少反对进化论的人依此为依据，那就是挖出来的化石缺少中间过渡物种。达尔文那个时代，人类挖掘过的地区并不多。达尔文认为将来总会挖到过渡物种的化石。后来进化论逐渐占据了主导位置，生物学家们当然也很想挖出过渡物种的化石。但是挖来挖去，总是凑不齐。生物的进化过程似乎是有间断的。虽然经过古生物学家的努力，很多缺失的环节已经被补齐了，但是没补上的间断还有不少。图72　不幸的小象柳芭这时候有一派人跳出来了，他们下了断言，这些缺失的环节是根本补不上了。因为化石的形成是很偶然的事情。只有物种数量特别多，而且存续时间很长，才有可能保留下足够多的化石。世界上保存最完整的猛犸象化石名字叫作“柳芭”。这只小象才一个月大，到河边喝水的时候，不小心陷进了淤泥里，后来河水封冻。这头小象的化石就非常完整地被保留了下来，这是非常偶然的事件。类似琥珀里面包着个苍蝇、蚊子之类的，都是小概率事件。假如一个物种存在的时间不长，而且数量也很少，那么就很难留下化石了。按照这个理论来讲，处于过渡环节的那些物种因为数量少而且存续的时间很短，留下化石的概率也很低，因此我们掘地三尺也找不到这些化石。那么，是不是可以推论，进化的历程不是均匀渐变的呢？达尔文是坚持渐变学说的。进化论走到了综合进化论的阶段，有几个明确的结论：1.共同祖先2.自然选择3.物种渐变每个结论都受到过质疑。现在看来，共同祖先的质疑是最少的。自然选择是遭受过很多挑战的。但是现在越来越多的证据证明，自然选择是可以信赖的。现在开始有人质疑物种进化的速度了，到底是均匀的还是不均匀的呢？其实达尔文自己也没说一定是均匀的。节奏快慢可能是有变化的。图73　间断平衡和渐变成种的对比后来，渐渐地形成了一种新的理论，那就是“间断平衡”理论。这个理论是年由埃德雷奇和古尔德系统阐述的。理论的主要基石是恩斯特·迈尔的地理成种理论，早在几十年前就已提出了，而且早就被主流学界接受了。迈尔认为，新物种形成的一个重要的机制是所谓“边缘成种”机制。说白了就是一个物种，由于某种原因，比如火山爆发啦，海水倒灌啦，一小撮动物和大部队走散了，隔离了。大部队因为个体太多了，一个基因突变要想传遍整个物种要花很多时间，也很容易就被稀释掉，最后看不出来了。但是这一小撮动物可不一样，一旦出现某个有利的突变，迅速就能传遍整个种群。周边环境的变化也都刺激着物种发生变化，演化也会进行得比较快。变化达到了和大部队的差异足够大，产生了生殖隔离，新物种就诞生了。等到成功地适应了新环境，数量开始上涨，那么进化速度就慢下来了。先是一脚油门，后是一脚刹车了，演化不是匀速的。新物种的萌芽状态必定有两大特点，数量少，变化速度快。古生物学家们差点儿哭晕在厕所里。果真如此的话，过渡形态的化石必定是找不到了。间断平衡理论不仅仅能解释化石的不连续，还可以解决很多其他的问题。比如说，传统的缓慢渐变演化是不是太慢了点儿？譬如一个物种花了一百万年，体型增加了10%，这样的例子在化石记录里很常见。但是这样的改变真的可能是渐变的吗？假如真是均匀变化的，儿子比父亲大了几微米？而且保持匀速，每一代儿子都比父亲大几微米。大几微米有什么竞争优势？凭什么自然选择就喜欢保留这种突变？这不是搞笑吗？更大的一种可能是，这个物种在九十九万九千年里的体型都没有明显的定向变化，最后一千年因为遭受了某种新的选择力量而变大了10%。现实中我们的确观察到了速度相当快的演化。比如所谓的“工业黑化”现象。因为英国最早进入工业化时代，大量燃烧煤炭，烟囱冒黑烟，导致树都被熏黑了。白蛾子趴在树上特别显眼，容易被鸟吃掉。于是蛾子们就产生了适应性的变异。翅膀变黑了，和环境保持协调。后来英国环境改善了，不冒黑烟了。这些蛾子又开始变白了。这说明一个道理，生物的适应性演化是很快的，没有想象得那么慢。还有一种情况大家也都很容易懂。环境发生了变化，物种就开始适应环境，因此也发生演化。说起来好像很有道理的样子，其实不完全是这样。动物是会跑的，天气变冷了，它不会往暖和的地方跑吗？为什么要改变自己的身体呢？适应环境并不一定要靠演化嘛！只有跑来跑去跑不掉了，才被迫演化。从这个方面来讲，大家也都想得到，演化不可能是完全匀速的。那么间断平衡理论到底是怎么总结的呢，间断平衡有三个要点。1.边缘成种；2.长期静态；3.短期快速演化。但是间断平衡理论是很容易跟“新突变论”混淆。“新突变论”曾经很流行，但是到了20世纪中期就没人相信了。只有少数人还在坚持，他们说偶然基因突变出现的怪物很厉害，比如突然出现个哥斯拉之类的，非常强大，于是形成了新物种。这种说法大家都不认可，于是这种学说就慢慢沉寂了。后来随着天文学和地质学的发展，人们发现历史上出现过小行星和彗星撞地球。这不是妥妥的大灾变嘛。传说恐龙就是地球被砸以后走了下坡路，最后完蛋了。大的灾难会改变自然选择的走向。这个灾难太大了，能完完全全影响生物的总体面貌。这种说法叫作“新灾变论”。有些大灭绝的确和大灾难有关系。麻烦的是，这个灾难到底有多频繁，多大的灾难会改变自然的走向？发生的频率是怎么样的呢？多长时间来一次？新灾变论倒是与自然选择不矛盾，只能说是一个补充。间断平衡理论和现代综合进化论也不矛盾，综合进化论的两大支柱，同一祖先和自然选择都和进化的速度关系不大。总有人说间断平衡推翻了达尔文的理论，寒武纪生命大爆发是达尔文解释不了的。但是现代综合进化论加上间断平衡学说是可以解释寒武纪的物种大爆发的。这个寒武纪大爆发到底是怎么回事儿呢？我们现在挖掘的化石已经把生命的起源时间推到了38亿年前。但是那时候出现的都是极其简单的单细胞生物。这种单调的状态一直延续了32亿年，直到5亿年前的寒武纪前期，才出现了新的变化。多细胞的生物出现了。当然，前寒武纪有没有多细胞的物种呢？只有零星的证据。譬如年，古生物学家查理·沃科特在蒙大拿发现一些垂直的管道，看起来很像蠕虫钻出来的；但是这些虫子本身并没有留下任何化石，软体动物留下化石太难了，因此也没办法确定这些洞是不是虫子钻出来的。即便有虫子，也跟寒武纪的物种丰富程度没法比。科学家们在全球的寒武纪地层做了广泛的挖掘。他们得出一个结论：不少多细胞动物化石好像是在寒武纪地层里突然出现的，这个现象很奇怪。当然，这个“突然”其实时间也并不短，寒武纪足有六千万年，快是相对于漫长的地质年代讲的。寒武纪大爆发更让人惊奇的不仅仅是物种的数量，而是门类。各种各样的动物门类几乎都凑齐了。比如棘皮动物等门类，还出现了一大堆稀奇古怪的动物。寒武纪后面的奥陶纪有一场“生物大辐射”。新出现的属和种的规模是寒武纪的三倍。但是那是在寒武纪的框架内进行的。门这个级别的框架在寒武纪已经基本齐全了。那么首先遭到挑战的就是共同祖先理论。假如这些物种都有共同祖先，那也没办法在很短时间内出现这么多完全不同的门类吧。照道理说，几百万年也不短了，也不能说演化的时间不够，但是寒武纪大爆发的速度还是让人吃惊。大家一开始认为那是因为过去的软体动物很难保留化石。寒武纪开始，出现了硬壳的物种，它们比较容易保存下来。因此给人感觉是物种大爆发了，说到底只是一种假象。最早提出异议的那一批人里面最出名的是克劳德。虽然不能说他发明了“寒武纪大爆发”这个概念，但他确实是第一个严肃考虑这种可能的人。在年的一篇文章里，他说了，我们看到的“突然爆发”可能并不是假象，而恰恰反映了寒武纪时的一次重大演化革命。换言之，在寒武纪可能发生了快速的、爆炸式的辐射演化，在短时间内产生了大量的新类群。为什么偏偏是寒武纪呢？克劳德认为，在那时大气氧含量超过了一定程度，绝大部分真核生物的生存都需要氧气。对于单细胞而言，全部的氧气都可以靠细胞膜的渗透获得；但是当多个细胞聚集到一起时，体积增大而相对表面积减小，就需要更高的氧气浓度。当然再往后可以用其他的方法补救，比如演化出鳃、肺和血液循环；但是这第一个门槛必须迈过去。证据呢？克劳德指出，在海水中二价铁离子和氧气是不兼容的，相遇就会氧化形成三价铁进而沉淀，形成所谓“条带状含铁建造”。这种沉积物曾经遍布太古宇的地层，但在大约18亿年前突然不再形成了。由于氧气可以不断生成，而铁却无法补充，这个停止只能有一种解释：海水里的二价铁在此时被耗尽；而氧气也终于可以开始积累了。克劳德估计，按照这个速度，差不多在寒武纪，氧气足够达到可以维持多细胞生物的浓度。当然，这个估计的证据并不很充分，但是他的挑战已经摆上了擂台：如何证明寒武纪是或者不是一次真正的爆发？如果是，原因又是什么？达尔文那个时代，寒武纪出土的很多化石都是一些小贝壳。而且支离破碎的，也看不出什么蹊跷的。到了克劳德时代，情况也没好到哪里去。挖出来的东西虽然丰富了很多，也没什么新鲜的，长得都比较正常，不就是贝壳啦、三叶虫啦。年，查理·沃科特在加拿大布尔吉斯山间小路偶然发现了不少化石。可惜，布尔吉斯位处偏远山区，只能骑马去。沃科特当时更

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