生物进化谜团：自然选择不是惟一动力
2007-08-26
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| 摘要:导致新物种进化的机制是什么——还没有彻底被解决。另一个相关的问题出来了：和自然选择相比，偶然因素的影响对生物的进化又起到了多大的作用呢？ |
生物进化谜团：自然选择不是惟一动力
长期以来，科学界公认自然选择是推动各种生物体发展以及推动它们出现复杂特性的主要驱动力，但如今，也有科学家对这种惟一性提出质疑，他们认为，除了自然选择，造就这个丰富多彩的大自然的动力还有其它。
自然选择并非惟一条件？
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“飞”到另一棵树的蛇，自然界的变化让人叹为观止，也促使科学家们孜孜不倦地进行研究。
不久前，美国趣味科学网站援引纽约州立大学斯托尼布鲁克分校生态和进化系的马西莫·皮柳奇的话说：“我认为目前生物学最大的一个谜团就是自然选择是不是能够创造生物复杂性的惟一进程，或者其它物质特性是否也发挥着作用。我怀疑后者是真的。”如果皮柳奇的判断是准确，那么，又还有哪些因素推动生物的进化呢？
基因的变化与遗传
皮柳奇说：“近一二十年来，科学家们开始怀疑除了自然选择，是不是还有其他的特性发挥作用，用来解释诸如眼睛、细菌的鞭毛、翅膀以及海龟的龟壳的进化。”其中一种看法是生物律在发展过程中能够改变其形态或其他特征以适应环境变化，这种现象称为“表型可塑性”。
“表型可塑性”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——基因往往不会发生变化。例如，对于蜂群来说，工蜂和负责守卫的蜜蜂之间的基因组是一样的，但是不同的基因被激活，所以它们的行为和外表有着显著的不同。环境因素如温度和胚胎所食用的东西促使一只蜜蜂成为工蜂，而另一只则成为负责守卫的蜜蜂。
然而，这种变化可以传递给后代，便导致一个物种进化出新的特征。皮柳奇说：“这种可塑性是可以遗传的，自然选择青睐不同类型的可塑性，这取决于生物体面对的环境条件。”从而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。
生物的自我组织能力
除了基因影响一说外，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。
皮柳奇举例说：“生物界领域以外的一个典型例证是飓风：飓风并不是无规则的空气运动，而是组织性相当高的大气结构，是在适宜的环境状态下自发形成的。越来越多的证据表明生物体在发展的过程中也以类似为方式产生了某些复杂的特性。”
自我组织在生物学上的一个例证就是蛋白质折叠。一条氨基酸长链弯曲、扭曲和折叠成为一个三维的蛋白质，其形状决定了蛋白质的功能。由一百个氨基酸组成的蛋白质可能具有无穷种形状。虽然这种形状的改变在自然界中只需要几秒到几分钟，但即便是速度最快的电脑也无法完成，因为这种转换次序实在是太复杂了。
环境促使动物的外表变化
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。例如威斯康星大学麦迪逊分校的分子生物学家肖恩·卡罗尔发现东非的蝴蝶色彩有所不同，这取决于蝴蝶是何时孵化的。在雨季孵化的蝴蝶色彩斑点艳丽，而旱季孵化的蝴蝶则披上了并不鲜艳的伪装色。
尽管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。荷兰哥罗宁根皇家大学生态和进化研究中心的特尼斯·皮尔斯马说：“我们只是不明白环境和基因蓝图在发展过程中是如何相互影响的。”
皮尔斯马对一种叫红腹滨鹬的鸟进行了研究，结果发现这种鸟可以根据自己迁徙的路线改变它们的外表。如果这种鸟被捕获并被放置在冷一点的环境时，这种鸟的肌肉和器官就会萎缩以减少热量散失。这种鸟能够把这种能力传递给后代。
在具有各种特征的不同物种是如何进化的问题上，疑问开始渐渐消失。过去这个领域大部分是依赖于化石，而现在随着基因技术的发展和不同学科的综合，基因学、生物学、生态学和计算机科学等结合起来，这个领域也获得了很大的发展。
虽然科学家正在解释那些塑造物种的自然机制，但该领域的许多问题仍然存在。达尔文最初考虑的问题——导致新物种进化的机制是什么——还没有彻底被解决。另一个相关的问题出来了：和自然选择相比，偶然因素的影响对生物的进化又起到了多大的作用呢？ |
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本栏目主要介绍生物学和生态学方面，包括生物技术、生物工程、生态经济、生态系统、生态环境、生物进化谜团：自然选择不是惟一动力等。特别关注有关人与文化方面的研究。
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