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美网站探讨进化之谜 自然选择并非唯一解释

http://www.sina.com.cn 2007年08月22日 17:24  新华网

  新华网专稿:美国趣味科学网站8月16日发表文章,题目是“最大谜团:是什么推动了进化?”文章说,科学家们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动力,但是借助自然选择而进行的进化是不是出现复杂生物体的惟一解释呢?文章摘要如下。

  进化出新的特征

  从怪异的蝴蝶斑点到五彩的蜥蜴到让松鼠甚至是蛇“飞翔”的适应性变化,自然界的变化让人难以置信。

  科学家们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动力。但是借助自然选择而进行的进化是不是出现复杂生物体的惟一解释呢?

  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,或者其他物质特性是否也发挥着作用。我怀疑后者是真的。”

  一些科学家提出有新的进化推动力因素。

  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体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。

  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。

  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。”

  自我组织

  自我组织是另一种进化动力,一些专家表示它可以激励生物体和非生物体自发出现复杂的特征和行为,而这些特征则通过一代代传递给后代。

  皮柳奇说:“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的方式产生了某些复杂的特性。”

  在生物学上,自我组织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100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。

  环境也能促使动物的外表发生改变,这一现象引起许多生物学家的兴趣。

  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。

  环境和基因的影响

  生物学很清楚动物是如何从一枚受精卵发展成为一个具有完全形态的生物体的。

  但是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,随机事件对于塑造生物体来说到底有多重要?

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