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【珞珈读书会】杜润蕾:读懂达尔文,让我们从演化开始
发布时间:2022-01-04 15:03  作者:  来源:  阅读:

作者:杜润蕾

在生物界,古怪事层出不穷:有蛙用肺来降噪,有鸟可以鼓起红色心形气囊来求偶,有兰花利用长长的花距确保只接待一种访花者,也有螳螂拟态成兰花捕猎访花者。无论是热泉边还是盐碱地,都有细菌的踪迹,各种病毒更是无所不在,从细菌到真菌,从植物到动物,都可能成为它们的宿主。形形色色的生物,在这颗蓝色星球上每天都上演着名为“演化”的连续剧。每种生物的戏份都由多少编剧说了算,而这神秘的编剧就是严格执行选择机制的大自然。剧集一集一集演下来,演员有退出、有加入,剧组越来越庞大,角色关系也越来越复杂。能理解演化理论,从演化角度看问题,才能看懂这部精彩绝伦的大戏。

Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution.

杜布赞斯基的名言一出,演化理论的地位从此有了最合适的注解。追根究底,生物学所有领域的研究都在为演化理论做脚注,而这一理论的坚实内核就是达尔文在《物种起源》中提出的“自然选择”学说。

地球为何有如此丰富多彩的生物物种?从古至今,争论从未停止。既有博物学家希望可以将存在之链补充完整,神学家希望理解生物间适应关系从而彰显上帝造物之神奇。19世纪以来,认同物种可变、尝试从生物的结构和功能入手梳理演化脉络的学者逐渐增多,其中不乏做出杰出成就之人,拉马克就是提出“用进废退”理论的代表人物。这些学说中,生物自身在演化过程中同时担任主角与编剧,为自己的命运描绘未来图景,而外在环境仅仅是被动的观众。达尔文则对比动物在家养状态下的变异以及自然状态下的变异、引入生存斗争的概念和实例后提出了以自然为选择主体的“自然选择”学说。

自然会对变异进行选择,使得利于生物体适应环境变化的性状得以保留并传递给后代。在这一过程中,变异的积累和代间传递最终将导致新物种的形成。在自然选择的过程中,新物种携带变异在不断形成,旧有物种也在不断的绝灭。各物种从共同祖先开始,经过自然选择繁衍出形形色色以不同方式适应环境的后代,开枝散叶,繁衍生息,生命之树就这样形成了繁复的谱系演化,见证着地球上壮丽的生命图景。

自然选择的结果指向了生物的适应。适应是生物界普遍存在的现象,而达尔文是第一位提出完整的理论来解释适应起源的科学家,自然选择理论使生物学摆脱了“目的论”,不是生物定向地对环境变化做出直接回应来达到适应的目的,而是自然选择保留了具有适应性特征的生物。从自然选择理论来理解适应,要有可遗传的变异存在,还要有环境改变提供定向的选择压力,这样,那些生存竞争方面具有优势的变异才会被选择保留下来,使得个体与环境之间表现为适应。自然选择理论不仅明确反对“目的论”,而且也反对“随机论”。“随机论”同样承认变异广泛存在,但认为变异的保留或淘汰都是随机的,生物演化完全是随机性的结果。而在自然选择理论中,尽管生物发生变异是随机的,但选择是有方向的,保留下来的变异在一定时间、地理范围内有利于个体生存。随机突变经过这样的非随机选择进行定向积累,生命延续和演化就在此过程中持续进行。

在构建适者生存、物种绝灭和性状趋异等思想的基础上,达尔文提出了他为当代演化论提供的最宝贵的思想财富:生命之树思想。通过对本书唯一的一张插图及其详尽说明,我们可以看到,自然选择下物种保留有利的可遗传变异,新物种的发生与旧物种的绝灭交替反复出现在物种变迁的历史中。这一过程在我们眼前勾画出了这样一幅壮丽的物种演化图景:所有生物共享同一类远古祖先,随着变异的性状出现和代际遗传,繁衍出的大量后代新物种也在不断各自形成不同的谱系演化树,直至最后构成属于地球的独一无二的生命之树。达尔文在追寻变异遗传的原理时错失与现代遗传学相遇的良机,但现代分子生物学揭示的生命共享的生物密码则对他的生命之树理论提供了强有力的支持。

常有人误解《物种起源》,认为其阐述的是关于生命起源的理论。而阅读生命之树这一部分的文本,我们会发现达尔文的论述并没有涉及地球生命的起源,而是在猜想地球生命之初有一个或数个独立的生命形式发生,接下来演变出众多形形色色的不同物种,这一演变历程发生的推动力量是自然选择。

达尔文用“假设-演绎”的方法,强调理论的内在逻辑性,真正在科学基础上讨论生物学,并构建了包含所有生物在内的总体性理论——以自然选择学说为核心的演化理论。这一理论至今仍是生物学领域的基石。在此基础上,科学家们不断进行新的思考,提供新的证明,从不同方面对理论进行完善,进而对包括人类自身在内的各种地球上的生命形式有了深刻的理解。

今日重读《物种起源》,我惊叹于达尔文极具前瞻性的科学理念,也感佩于他坚持追寻科学真理、挑战神学权威的勇气。同时我也想和各位读者分享阅读原文《物种起源》的一点感受,达尔文的写作沿袭了弥尔顿以降的典雅学院风格,与我们今天读到的现代英文差别甚大。如果多花一点时间和耐心尝试读完一整段文字,相信你也会像我一样,折服于这些对自然规律精准细致又富于文学色彩的描述与比喻,进一步加深对《物种起源》的理解和对这位科学巨擘的崇敬。(选自《文华书潮》第三十一期,作者系武汉大学生命科学学院副教授)

(编辑:相茹)

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