进化

生物学

jìn huà

进化是一个种群的可遗传性状经过许多代发生的改变,解释了生命的多样性及其共同祖先。

Definition

进化是生物体经过许多代不断发生改变的方式,微小的变化不断累积,直到新的生物类型出现;它发生在跨越时间的群体身上,而不是发生在一个个体的一生之中,因此一条鱼永远不会变成一只青蛙,尽管一个类似鱼类的祖先种群,可以在数百万年间演化出两栖动物。更正式地说,进化是种群的可遗传特征在连续世代之间发生的改变,其驱动力是作用于突变和有性生殖所产生变异之上的自然选择,再加上遗传漂变和迁移;支持这一观点的证据来自化石、比较解剖学、胚胎学、DNA相似性,以及在现存种群中直接观察到的变化,因为一切生物都拥有共同的祖先。从最深层次看,进化是种群内部等位基因频率的改变,以及由此产生的谱系分化,其范围从物种内部的微观进化,到物种形成、适应性辐射和灭绝等宏观进化模式都有;现代综合理论把达尔文的选择理论与孟德尔遗传学统一了起来,分子系统发生学则通过DNA重建生物之间的亲缘关系,共同祖先的观点得到了共有衍生性状的嵌套层级结构、通用遗传密码,以及假基因和内源性逆转录病毒等分子化石的支持。

Example

化石证据表明,鲸鱼起源于四足的陆生动物,其前肢逐渐演化成鳍状肢,后肢则逐渐消失;人的手臂、蝙蝠的翅膀、鲸鱼的鳍状肢和猫的前腿,都拥有同一套排列方式相同的骨骼,这正是共同祖先的证据;人类和黑猩猩的DNA序列约有$98$到$99$百分比是相同的。理查德·伦斯基的长期实验自1988年以来,一直追踪着$12$个大肠杆菌种群,历经超过$75{,}000$代,其中一个种群在经历了一系列早期突变之后,演化出了在有氧条件下代谢柠檬酸盐这一全新能力,这与抗生素耐药性和农药抗性一样,都是在数年时间尺度上被直接观察到的进化实例。

Key Insight

进化既是一个事实,因为种群的变化是可以被观察到的,同时也是一个理论,即对进化如何发生这一问题、经过严格检验的解释;在科学中,"理论"指的是一种有证据支持的广泛性解释,而不是一种猜测。正如杜布赞斯基所写的那样,生物学中的一切,若不放在进化的视角下,就无法讲得通,进化正是那唯一能够解释抗生素耐药性、化石记录、基因组结构,以及为什么手和翅膀会拥有相同骨骼的统一框架。