【摘 要】
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从地球上最简单的生命形式到如今多彩多姿、豐富多样的生命形式,进化的神奇与美妙令人惊叹。但如果进化具有无限的创新能力,那么,为什么没能进化出有轮子的动物?显然,进化的创造力也有一定的局限性。那么,这是否意味着某些东西也许永远无法进化出来,否则,为什么至今植物没有进化出飞行能力?而一些经常作为猎物存在的物种为什么没有进化出攻击性的“武器”?进化:创造多样性奇迹 进化的存在是因为生物的变化。根据达尔文
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从地球上最简单的生命形式到如今多彩多姿、豐富多样的生命形式,进化的神奇与美妙令人惊叹。但如果进化具有无限的创新能力,那么,为什么没能进化出有轮子的动物?显然,进化的创造力也有一定的局限性。那么,这是否意味着某些东西也许永远无法进化出来,否则,为什么至今植物没有进化出飞行能力?而一些经常作为猎物存在的物种为什么没有进化出攻击性的“武器”?
进化:创造多样性奇迹
进化的存在是因为生物的变化。根据达尔文的“适者生存”理论,那些更能适应环境的个体更有可能将自己的基因开枝散叶,传递下去,因此那些适应性更强、更有利于生存的特性在群体中会逐渐变得更加普遍。
自然界中,只要时间跨度足够长,缓慢的进化过程就会创造出一个个的奇迹。例如:大海里会出现体形巨大的蓝鲸;陆地上会有个体间密切合作的蜜蜂,以及高耸入云的红杉等。进化的力量似乎是无穷的。在海底万米深处,生活着不惧海水巨大压力的生物,这样的深海压力是人体无法承受的;而在强辐射环境中,生存着能够承受极大辐射剂量的细菌,它们承受的辐射量是能导致人类死亡的辐射量的数倍。
尽管进化如此神奇,但有些情况似乎还是没能出现。一个典型的例子就是没有出现有轮子的动物。进化生物学家古尔德在1983年出版的《母鸡的牙齿和马的脚趾》一书中讨论过这个问题。在2015年的一篇论文中,美国加州大学的科学家杰瑞特·弗尔迈伊列举了32种进化似乎从未产生过的性状组合,例如:淡水水体中没有出现过像海中珊瑚礁那样的坚硬结构的生物,世界上没有出现过吃素的蛇,也没有人见到过会飞的植物。
无论是巨大的体形还是高度的社会化,给予进化足够的时间,就都是可能的
以往的科学家试图找出这类进化特征不可能出现的原因,但弗尔迈伊并不想断言进化有这样的限制。他认为,这类进化特征中很少会是我们所认为的被禁表型(表型指的是遗传机制赋予有机体可被观察到的结构和功能方面的特性,如形态和行为方面的特征)。如果有足够多的时间,进化很有可能让生物也会产生一些之前从未出现过的特性。
弗尔迈伊指出:我们可以把自己想象成是生活在大约4.5亿年前奥陶纪时期的进化生物学家。那时候的我们不可能想象出以后会真正进化出来的一些东西,比如植物会开花、昆虫会飞之类的特性。这表明,进化在很大程度上是一个累积的过程,现在我们已经司空见惯的许多进化特征在当时还没有发生,也是难以想象的。
英国科学家卡特希尔也认为:生物进化是宇宙中已知最无极限的过程,其最显著的特点是能够创造出无限的多样性,进化出具有新特征的动物这一过程远未结束。我们不知道,进化的极限将会延伸到哪里。
现在已经有许多动物选择性进化的例子。例如:虽然没有进化出专门食素的蛇,但却有许多物种在吃肉和吃植物之间来回转换,大熊猫就是其中的一个例子,虽然大熊猫以吃竹子为生,但它们的祖先却是食肉动物,直到现在它们的内脏还没有完全适应消化植物性的食物。到目前为止,虽然还没有发现吃植物的蛇,这说明蛇的身体构造可能特别适合食肉,但蛇的近亲是蜥蜴,而许多种类的蜥蜴是以植物为食的。
淡水水体中没有出现过像海中珊瑚礁那样的坚硬结构的生物
虽然大熊猫以吃竹子为生,但它们的祖先却是食肉动物
进化:选择最佳方案
也许是因为对大自然的多样性还缺乏充分了解,以前人们一直认为,所有的蜘蛛都是食肉动物。但在2009年,科学家发现了一种吃素的蜘蛛,它们主要以植物为食。
我们不妨试着发挥一下想象力:斑马为什么没有进化出攻击性的弹射武器?如果进化出弹射武器,斑马就可以用它来击退狮子。斑马之所以没有进化出弹射武器,是因为进化必须经过一步步的中间环节,而且其中每个中间环节都必须是有利,或者至少是无害的。而弹射机制只有在进化完全的情况下才有用,中间过程中作为一个没有功能的器官,只会白白消耗对身体来说非常重要的营养。
其实,动物也有射弹武器的进化演变。例如,箭鱼会用水作为投射武器,蚁狮会将沙子当作投掷武器……事实上,只有采取伏击策略的捕食动物才会进化出投射武器,而对于经常沦为猎物的动物来说,进化方向更倾向于发展逃跑能力,因为对于猎物们来说,与捕食动物对抗不是个好主意,而以更快的速度逃离捕食者才是更好的生存策略。也许不是进化不能为斑马设计出一种快速攻击的投射武器,而是进化不会这么做,因为现有的解决方案——逃跑,对于斑马来说已经足够。
科学家发现了一种“吃素”的蜘蛛
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