Science：酵母基因重復(fù)研究挑戰(zhàn)一種主導(dǎo)的進(jìn)化生物學(xué)理論

Science：酵母基因重復(fù)研究挑戰(zhàn)一種主導(dǎo)的進(jìn)化生物學(xué)理論

2017年2月13日/生物谷BIOON/---在一項(xiàng)新的研究中，來自加拿大拉瓦爾大學(xué)的研究人員對(duì)一種進(jìn)化生物學(xué)理論---在基因組中具有相同的基因一個(gè)以上拷貝的有機(jī)體更能適應(yīng)基因擾動(dòng)（genetic perturbation）---提出質(zhì)疑。他們證實(shí)這種遺傳冗余（genetic redundancy, 有時(shí)也譯作基因冗余）也能夠讓基因組更加脆弱，從而使得有機(jī)體更容易受到有害突變的影響。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年2月10日那期Science期刊上，論文標(biāo)題為“Gene duplication can impart fragility, not robustness, in the yeast protein interaction network”。

為了獲得這一發(fā)現(xiàn)，拉瓦爾大學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院的Christian Landry教授和他的團(tuán)隊(duì)研究了在面包酵母中發(fā)現(xiàn)的56對(duì)平行同源基因（paralogous gene），即相同基因的拷貝。他們首先描述了這些基因編碼的蛋白與在這種酵母中發(fā)現(xiàn)的其他蛋白復(fù)合物之間發(fā)生的正常相互作用。他們隨后利用酵母變異體（它們的基因組受到稍加修飾）重復(fù)了這一實(shí)驗(yàn)。

在開展大約5700項(xiàng)測(cè)試的過程中，這些研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)研究的這56對(duì)平行同源基因中的22對(duì)而言，在其中的一個(gè)拷貝不存在時(shí)，另一個(gè)拷貝取而代之。Landry說，“仍然存在于細(xì)胞中的平行同源基因拷貝使得基因功能得到維持，這支持了一個(gè)假設(shè)：基因重復(fù)（genetic duplication）確?；蚪M適應(yīng)性?！比欢?，對(duì)22對(duì)其他的平行同源基因而言，一個(gè)平行同源基因拷貝的缺乏會(huì)干擾細(xì)胞功能。他解釋道，“來自一對(duì)平行同源基因的兩個(gè)拷貝的存在有時(shí)是維持細(xì)胞功能所必不可少的?！痹谶@種情形下，一個(gè)平行同源基因拷貝發(fā)生自發(fā)性突變足以導(dǎo)致基因功能不再得到維持。因此，基因重復(fù)使得基因組更加脆弱。

基因重復(fù)能夠影響一個(gè)基因的一部分，整個(gè)基因，一條染色體，或者整個(gè)基因組。Landry說，“這種現(xiàn)象是自然中比較常見的，而且被認(rèn)為是進(jìn)化的一種驅(qū)動(dòng)力。在人類中，我們對(duì)它的負(fù)面影響最為熟悉，比如21三體綜合癥和某些癌癥?！彼忉尩?，“但是已知基因重復(fù)也有很多較小的正面效果。比如，我們區(qū)分顏色和氣味的能力是基因重復(fù)的結(jié)果?！?/p>

他說，“盡管這項(xiàng)研究并不會(huì)立即產(chǎn)生醫(yī)學(xué)益處，但是它有助我們更好地理解存在沖突的發(fā)現(xiàn)：平行同源基因的存在要么能夠降低某些突變的影響，要么與導(dǎo)致某些疾病的突變存在關(guān)聯(lián)。我們的研究有助闡明我們能夠用來預(yù)測(cè)基因變異如何能夠影響人體發(fā)揮功能的規(guī)律。理解基因型和表型之間的關(guān)聯(lián)性是如今開展人類基因組研究所面臨的重大挑戰(zhàn)之一?！?/p>

對(duì)進(jìn)化論的質(zhì)疑有哪些，科學(xué)界是否已經(jīng)否定了進(jìn)化論

關(guān)于進(jìn)化論的質(zhì)疑:
1. 進(jìn)化論僅僅是一種理論。它既非事實(shí)，也不是科學(xué)定律。

許多人在小學(xué)時(shí)就學(xué)過，按等級(jí)劃分的話，理論居於中等—它比純粹的假說有把握，但與定律相比又略遜一籌。然而，科學(xué)家并不是以此劃分這些術(shù)語的。按照美國(guó)國(guó)家科學(xué)院(NAS)的解釋，科學(xué)理論是「對(duì)自然界的某一方面所作的有充分依據(jù)的闡釋，它可以包括事實(shí)、定律、推論以及經(jīng)過檢驗(yàn)的假說等。」定律是有關(guān)自然界的概括性描述，而一種理論無論得到多少證實(shí)，都不會(huì)使它變成定律。因此當(dāng)科學(xué)家們談到進(jìn)化論時(shí)(或者就這個(gè)問題而言，談到原子理論或相對(duì)論時(shí))，他們并沒有表示對(duì)這一理論的真實(shí)性有任何異議。

除了進(jìn)化的理論之外(所謂進(jìn)化指的是遺傳上的一代勝過一代的概念)，人們也可能舉出進(jìn)化的實(shí)例來。美國(guó)科學(xué)院把「事實(shí)」定義為「已經(jīng)獲得反覆證明的、實(shí)際上已被大家公認(rèn)為『真實(shí)』的觀測(cè)結(jié)果」。化石記錄和不計(jì)其數(shù)的其他證據(jù)證明了有機(jī)物是隨著時(shí)間的推移而逐步進(jìn)化的。雖然沒有人直接看到這些變化，但間接的證據(jù)既清楚又明確，足以令人信服。

無論哪一門科學(xué)，依靠間接證據(jù)來說明問題都是司空見慣的事情。例如，物理學(xué)家不可能直接看到亞原子粒子，因此他們通過觀測(cè)粒子在云室中留下的特有軌跡來證明粒子的存在。但物理學(xué)家并沒有因?yàn)闊o法直接觀測(cè)而使所得的結(jié)論欠缺說服力。

2. 自然選擇陷入了循環(huán)論證的怪圈：適者生存，存者即為適者。

「適者生存」是一種有爭(zhēng)論的自然選擇表述方式，實(shí)際上更專業(yè)的表述方式應(yīng)采用「生存和繁殖分異率」(differential rate of survival and reproduction)這一術(shù)語。這種描述法不是給各個(gè)物種貼上適應(yīng)或不適應(yīng)的標(biāo)簽，而是描述各物種在既定條件下可能留下多少后代。將一對(duì)繁殖迅速的小嘴雀科鳴鳥和一對(duì)繁殖較慢的大嘴雀科鳴鳥放到一個(gè)食物豐富的島上。在幾代之內(nèi)，繁殖迅速的鳴鳥就可能把持了大部分食物源。但如果大嘴鳴鳥更容易嗑開種子，那麼優(yōu)勢(shì)就可能轉(zhuǎn)向這些繁殖較慢的鳴鳥一邊。美國(guó)普林斯頓大學(xué)的 Peter R. Grant 在對(duì)加拉帕戈斯群島上的雀科鳴鳥所做的一項(xiàng)開創(chuàng)性研究中，觀察到了野生條件下種群此消彼長(zhǎng)的變化情況。[參看本刊 1992年 2月號(hào)上 Grant所撰的「自然選擇與達(dá)爾文的鳴鳥」一文。]

關(guān)鍵在於，給物種的適應(yīng)性下定義可以不參照其生存能力的強(qiáng)弱：鳥的大嘴更適合嗑開種子，不論這一特性是否在給定條件下具有增強(qiáng)生存能力的價(jià)值。

3. 進(jìn)化是不科學(xué)的，因?yàn)樗炔荒茯?yàn)證，也無法推翻。它的種種論斷所涉及的物種變化都無法觀察到，也永遠(yuǎn)不可能重現(xiàn)。

這種全盤否定進(jìn)化論的說法忽視了把進(jìn)化劃分為至少兩大類—微觀進(jìn)化與宏觀進(jìn)化—的若干重要特點(diǎn)。微觀進(jìn)化考察的是物種內(nèi)隨時(shí)間的推移而發(fā)生的變化，這類變化可能是新物種形成的前兆。宏觀進(jìn)化則研究物種這一層次以上的分類學(xué)族群是如何演變的。它的證據(jù)通常來自化石資料以及重構(gòu)各種有機(jī)物之間的關(guān)系而進(jìn)行的 DNA比較。

如今連大多數(shù)創(chuàng)世說者都承認(rèn)，實(shí)驗(yàn)室中的試驗(yàn)(如對(duì)細(xì)胞、植物和果蠅所作的研究)以及實(shí)地進(jìn)行的考察(如 Grant對(duì)加拉帕戈斯鳴鳥嘴部形狀演變所進(jìn)行的考察)都證實(shí)了微觀進(jìn)化的存在。自然選擇及其它機(jī)制(包括染色體改變、共生和雜交等)都可以促使生物群體發(fā)生深刻的變化。

宏觀進(jìn)化的歷史性研究所涉及的是根據(jù)化石和 DNA而不是直接觀測(cè)作出的推論。但是，對(duì)於歷史科學(xué)(包括天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)和考古學(xué)和進(jìn)化生物學(xué))，科學(xué)家仍然可以對(duì)假說進(jìn)行檢驗(yàn)，看這些假說是否與物理證據(jù)相符，是否能對(duì)未來的科學(xué)發(fā)現(xiàn)作出具有檢驗(yàn)性的預(yù)測(cè)。例如，進(jìn)化意味著在人類最早的祖先(距今大約 500萬年)以及解剖結(jié)構(gòu)上最早的現(xiàn)代人類(距今約 10萬年)之間，應(yīng)該存在一系列其他原始人，它們身上猿的特點(diǎn)越來越少，而人的特點(diǎn)越來越多，這恰好與化石資料完全吻合。但是我們不會(huì)(也的確沒有)在侏羅紀(jì)(距今約 6500萬年)的地層中找到現(xiàn)代人類的化石。進(jìn)化生物學(xué)的常規(guī)研究作出的預(yù)測(cè)比這精細(xì)得多、準(zhǔn)確得多，而且研究人員也不斷對(duì)這些預(yù)測(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)。

創(chuàng)世說者也可能通過其他方式來反駁進(jìn)化論。如果能夠找到資料證明哪怕僅僅一種復(fù)雜的生命形式是從無生命物質(zhì)中自發(fā)產(chǎn)生的，那麼我們至少在化石中看到的幾種生物可能是通過這種方式進(jìn)化而來的。如果曾有超級(jí)智能外星人出現(xiàn)并創(chuàng)造了地球上的生命(甚至創(chuàng)造了特定的物種)，那麼純粹進(jìn)化論的解釋將遭受懷疑。但是迄今沒人提出這類證據(jù)。

應(yīng)該指出，把可偽證性當(dāng)作界定科學(xué)的特性這一觀點(diǎn)是哲學(xué)家 Karl Popper在 20世紀(jì) 30年代提出來的。因?yàn)樗乃枷霚?zhǔn)則中狹隘的解釋將很多貨真價(jià)實(shí)的科學(xué)研究分支排除在外，直到最近一些年來，他的思想觀點(diǎn)才逐漸被廣義化了。

4. 科學(xué)家越來越懷疑進(jìn)化的真實(shí)性。

沒有證據(jù)表明進(jìn)化論的支持者在逐漸減少。隨便翻開任何一期生物學(xué)的專業(yè)雜志，你都會(huì)找到支持并發(fā)展進(jìn)化論研究或者贊同進(jìn)化是一種根本的科學(xué)概念的文章。

與創(chuàng)世說的觀點(diǎn)相反，嚴(yán)肅的科學(xué)雜志更沒有否定進(jìn)化的報(bào)導(dǎo)。上世紀(jì) 90年代中期，美國(guó)華盛頓大學(xué)的 George W. Gilchrist 調(diào)查了列入原始文獻(xiàn)的數(shù)千種期刊，想要找到關(guān)於「神力設(shè)計(jì)」或創(chuàng)世說的文章。他查遍了數(shù)十萬個(gè)的科學(xué)報(bào)告，也沒有發(fā)現(xiàn)一篇關(guān)於創(chuàng)世說的報(bào)告。過去兩年中，由東南路易斯大學(xué)的 Barbara Forrest和凱斯西部保留地大學(xué)的 Lawrence M. Krauss分別獨(dú)立進(jìn)行了同樣的調(diào)查，結(jié)果也是無功而返。

創(chuàng)世說者則反唇相譏，聲稱思想封閉、頑固排外的科學(xué)界拒不接受他們的證據(jù)。然而，據(jù)《Nature》、《Science》及其他重要雜志的編輯們講，他們幾乎沒有見過有關(guān)反對(duì)進(jìn)化論的投稿。有些反對(duì)進(jìn)化論的作者曾在嚴(yán)肅的科學(xué)雜志上發(fā)表過論文。但這些論文極少直接攻擊進(jìn)化論，也從不旗幟鮮明地舉出創(chuàng)世說的論點(diǎn)。它們最多不過是指出進(jìn)化論存在某些未解決的問題(這一點(diǎn)并沒有人反對(duì))。簡(jiǎn)而言之，創(chuàng)世說者拿不出充足的理由使科學(xué)界能夠認(rèn)真地對(duì)待他們的說法。

5. 連進(jìn)化生物學(xué)家彼此間都存在各種分歧，這說明進(jìn)化論所依據(jù)的科學(xué)基礎(chǔ)根本不牢靠。

進(jìn)化生物學(xué)家激烈爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是各種各樣的。例如，物種是如何形成的、進(jìn)化的快慢、鳥類和恐龍的祖先是否有血緣關(guān)系，尼安德特人是否是不同於現(xiàn)代人的獨(dú)立物種等各種問題。任何一門學(xué)科都難免會(huì)存在這樣那樣的爭(zhēng)論，進(jìn)化論自然也不例外。但是，生物學(xué)界仍然一致接受進(jìn)化論，把進(jìn)化作為生物界中存在的真實(shí)事情和一項(xiàng)指導(dǎo)原則。

遺憾的是，虛偽的創(chuàng)世說者總是斷章取義地引用科學(xué)家的話以夸大并曲解他們之間的分歧。任何一位熟悉哈佛大學(xué)古生物學(xué)家 Stephen Jay Gould著作的人都知道，Gould除了是「間斷平衡模型」(punctuated equilibrium model)的創(chuàng)立人之一外，還是進(jìn)化論最積極的捍衛(wèi)者和宣傳者。(間斷平衡模型認(rèn)為，大多數(shù)進(jìn)化都是在地質(zhì)史上相對(duì)短暫的時(shí)期內(nèi)發(fā)生的，這樣就可以解釋我們?cè)诨涗浿兴^察到的現(xiàn)象。不過，地質(zhì)史上的短暫時(shí)期可能也有數(shù)百代之久。)然而，創(chuàng)世說者卻總是不遺余力地從 Gould豐富的著作中斷章取義，使人們以為 Gould曾對(duì)進(jìn)化論表示過懷疑。更有甚者將間斷平衡的理論歪曲理解，仿佛間斷平衡會(huì)使新物種在一夜之間就脫穎而出，或者使鳥類從爬行動(dòng)物的卵中產(chǎn)生出來。

如果讀者碰到引用科學(xué)權(quán)威人士的話語對(duì)進(jìn)化論提出質(zhì)疑時(shí)，一定要結(jié)合上下文來看看這段話究竟是甚麼意思?？梢钥隙ǎ^科學(xué)家對(duì)進(jìn)化論的攻擊最終被證明是憑空捏造的。

6. 如果人類從猴子演變而來的，那麼為何現(xiàn)在還有猴子？

這種論據(jù)司空見慣，反映出提問者對(duì)進(jìn)化論不同程度的無知。第一個(gè)錯(cuò)誤是進(jìn)化論并沒有告訴我們?nèi)耸呛镒幼儊淼?；它只是說人和猴子的祖先相同。

此論據(jù)所犯的更深層次錯(cuò)誤與下面這種問法如出一轍：「如果小孩是成年人生的，那為什麼還有成年人？」新物種是通過從現(xiàn)有物種中分化出來而實(shí)現(xiàn)進(jìn)化的；當(dāng)某些生物種群與其家族的主要分支隔離開來，并得到充分的變異而使其永遠(yuǎn)成為一個(gè)與原來物種明顯不同的新物種時(shí)，這種分化就產(chǎn)生了。作為母體的物種此后可能無限期地生存下去，當(dāng)然也可能走向滅絕。

7. 進(jìn)化論無法解釋生命最初是如何在地球上出現(xiàn)的。

生命的起源在很大程度上仍是一個(gè)不解之謎，但是生物化學(xué)家已經(jīng)弄清楚原始核酸、氨基酸及構(gòu)成生命的其他各種基本元素是如何形成并實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制的，從而奠定了細(xì)胞生化過程的基礎(chǔ)。天體化學(xué)分析表明，這類化合物最初可能大量地在太空中形成，然后隨彗星來到地球上。這一理論或許可以解釋，在地球年輕時(shí)的各種條件下，這些生命組成要素是如何出現(xiàn)的。

創(chuàng)世說者有時(shí)抓住科學(xué)家當(dāng)前暫時(shí)無法解釋生命的起源這一點(diǎn)大作文章，試圖以此全盤否定進(jìn)化。其實(shí)，即使地球上的生命真的通過進(jìn)化以外的途徑誕生的(如外星人在數(shù)十億年前將首批細(xì)胞帶到了地球上)，不計(jì)其數(shù)的微觀進(jìn)化與宏觀進(jìn)化研究有力地證明了生命的進(jìn)化是一個(gè)確鑿的事實(shí)。

8. 數(shù)學(xué)的分析表明，像蛋白質(zhì)這樣復(fù)雜的東西隨機(jī)產(chǎn)生是不可思議的，更不用說活細(xì)胞乃至人類。

機(jī)遇在進(jìn)化中起著一定的作用(例如通過隨機(jī)突變而使物種獲得新的特性)，但進(jìn)化過程并不是靠運(yùn)氣來產(chǎn)生有機(jī)物、蛋白質(zhì)或其他生命實(shí)體的。恰恰相反，自由選擇(應(yīng)為人知的主要進(jìn)化機(jī)制)通過保留「有益的」(適應(yīng)性)特徵并淘汰「無益的」(非適應(yīng)性)特徵而實(shí)現(xiàn)非隨機(jī)的變化。只要選擇的力度保持穩(wěn)定，自然選擇就可以推動(dòng)進(jìn)化朝著一個(gè)方向前進(jìn)，在出人意料的短期內(nèi)產(chǎn)生出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

我們用這樣的類比打個(gè)比方，將「TOBEORNOTTOBE」這 13個(gè)字母組成的序列拿來考慮。假定有 100萬只猴子在鍵盤上胡敲亂按，每只猴子每秒鐘打出一個(gè)像上述序列那樣長(zhǎng)的字母序，那麼它們需要敲擊 7.88萬年才可能從 2613 種長(zhǎng)度一樣的序列中敲出上面那個(gè)字母序列。然而，到了 80年代，美國(guó)格倫代爾學(xué)院的 Richard Hardison編寫了一個(gè)能隨機(jī)生成短語的計(jì)算機(jī)程序，此程序的特點(diǎn)是，如果單個(gè)字母恰好位於在短語的既定位置上，那麼該字母就在這一位置上保持下去(實(shí)際上也就是選擇更接近於哈姆雷特所說的那句話的短語)。該程序平均只需重復(fù) 336次，就能再次產(chǎn)生那句短語，所花時(shí)間不到 90秒。更令人稱奇的是，該程序甚至可在 4天半的時(shí)間里就將莎士比亞的整部劇作重組一遍。

9. 熱力學(xué)第二定律認(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，系統(tǒng)必定朝著越來越無序的方向發(fā)展。因此，活細(xì)胞不可能從無生命的化學(xué)物質(zhì)中進(jìn)化出來，而多細(xì)胞生物也不可能從原生動(dòng)物進(jìn)化而來。

這種說法錯(cuò)在誤解了熱力學(xué)的第二定律。如果這種說法站得住腳的話，那麼礦物晶體和雪花應(yīng)該也屬於不可能成形的物質(zhì)，因?yàn)樗鼈兺瑯邮菑臒o序的組分中形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

熱力學(xué)第二定律實(shí)際上是說，一個(gè)封閉系統(tǒng)(即不與外界發(fā)生能量和物質(zhì)交換的系統(tǒng))的總熵不會(huì)隨著時(shí)間的推移遞減。熵是一個(gè)物理學(xué)概念，常常被說成是「無序」。然而這個(gè)術(shù)語與慣用的詞還是有很大的差別。

更重要的是，熱力學(xué)第二定律允許一個(gè)系統(tǒng)的某部分的熵減少，只要該系統(tǒng)其他部分的熵有相應(yīng)的增加。因此，我們的地球作為一個(gè)整體可能會(huì)變得愈加復(fù)雜，因?yàn)樘柌粩喟褵岷凸馍⑸涞降厍蛏希杻?nèi)部熱核反應(yīng)所導(dǎo)致的熵增大足以抵消散射到地球的熵。簡(jiǎn)單的有機(jī)體可以通過耗用其他的生命形式以及非生命物質(zhì)而朝著越來越復(fù)雜的方向發(fā)展。

10. 突變對(duì)於進(jìn)化理論來說必不可少。但是突變只能消除特性，而不能產(chǎn)生新的特性。

恰恰相反，生物學(xué)資料已經(jīng)證明，許多特性是通過點(diǎn)突變(point mutation)產(chǎn)生的(所謂點(diǎn)突變就是在一種有機(jī)體的 DNA中確切的位置上出現(xiàn)的變化)。細(xì)菌對(duì)抗生素的耐受性便是一個(gè)很好的例子。

動(dòng)物體內(nèi)調(diào)節(jié)發(fā)育的同源盒結(jié)構(gòu)基因(homeobox)的突變也可以產(chǎn)生復(fù)雜的效應(yīng)。Hox基因決定腿、翼、觸角以及軀體的各部分應(yīng)該在何處長(zhǎng)出來。例如，果蠅的觸角足突變(Antennapedia)使在本該長(zhǎng)觸角的地方長(zhǎng)出了腿。這些異常的肢體不起甚麼作用，但是它們的存在證明了遺傳基因出現(xiàn)了錯(cuò)誤，可以產(chǎn)生復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而自然選擇可以借此對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，看其是否有用。

此外，分子生物學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些比點(diǎn)突變更高級(jí)的遺傳變化機(jī)制，這些機(jī)制擴(kuò)大了物種新特性出現(xiàn)的途徑?；騼?nèi)的功能分子可以通過各種新穎的方式拼接在一起。整個(gè)的基因也可能意外地在一種有機(jī)物的 DNA內(nèi)被復(fù)制，而復(fù)制的基因則可以突變成新的具有復(fù)雜特性的基因。對(duì)多種有機(jī)物的 DNA所作的比較表明，血液中的珠蛋白就是以這種方式在數(shù)百萬年中進(jìn)化的。

11. 自然選擇或許能解釋微觀進(jìn)化，但它無法解釋新物種的起源和生命的高級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)則。

進(jìn)化生物學(xué)家對(duì)於自然選擇如何產(chǎn)生新物種已經(jīng)作過廣泛的論述。例如，哈佛大學(xué)的 Ernst Mayr建立了一個(gè)名為「不重疊分布區(qū)」(allopatry)的模型。該模型認(rèn)為，如果通過地理邊界把某一群體的有機(jī)物同其余群體隔絕開來，那麼它就可能面臨不同的選擇壓力。被隔絕的群體內(nèi)將逐漸積累起變異的因素。等到這些變異因素積累到相當(dāng)顯著的地步，以致這個(gè)分化出來的群體不可能(或者通常情況下不會(huì))同原始的種群交配而繁殖后代時(shí)，該群體就會(huì)獨(dú)立地進(jìn)行繁殖，并沿著這條道路發(fā)展下去直至最終變成一個(gè)新物種。

自然選擇是研究得最為詳盡的一種進(jìn)化機(jī)制，但是生物學(xué)家也同時(shí)考慮了其他各種可能的進(jìn)化機(jī)制。生物學(xué)家一直在評(píng)估引起物種形成或產(chǎn)生有機(jī)物復(fù)雜特性的若干不尋常遺傳機(jī)制的潛力。美國(guó)阿默斯特馬薩諸塞大學(xué)的 Lynn Margulis及其他研究人員令人信服地證明了某些細(xì)胞器(如產(chǎn)生能源的線粒體)是通過古代有機(jī)體的共生融合而進(jìn)化來的。因此，關(guān)於進(jìn)化可能是由自然選擇以外的其他力量所引起的研究，科學(xué)界表示歡迎。但是這些力量必須源於自然界，而不能歸功於神秘莫測(cè)的創(chuàng)世天使的神力作用，因?yàn)檫@類作用的存在根據(jù)沒有得到科學(xué)的證明。

12. 沒有任何人看到過新物種的進(jìn)化過程。

物種形成可能是相當(dāng)罕見的，在某些情況下可能要花費(fèi)若干世紀(jì)的時(shí)間。此外，識(shí)別一個(gè)處於形成階段的新物種可能比較困難，因?yàn)樯飳W(xué)家對(duì)於如何界定新物種的概念有時(shí)持不同看法。目前應(yīng)用最廣泛的定義是 Mayr 提出的「生物物種概念」(Biological Special Concept)。該定律認(rèn)為，某一物種是由若干獨(dú)立繁殖的群體構(gòu)成的一個(gè)確定種群，也就是通常不會(huì)或不能在其種群以外進(jìn)行繁殖的若干種有機(jī)體。實(shí)際上，這一定義可能很難用於因相距遙遠(yuǎn)或地域不同而彼此隔離的有機(jī)體，也很難用於植物(更不用說無法繁殖的化石)。因此生物學(xué)家通常將有機(jī)物的實(shí)體和行為特性作為其物種歸屬的線索。

但是，科學(xué)文獻(xiàn)中的確存在有關(guān)植物、昆蟲及蠕蟲的物種形成報(bào)告。在多數(shù)這類試驗(yàn)中，研究人員把有機(jī)體置於各種各樣的選擇條件下(以解剖差異、交配行為、棲居地喜好以及其他物種特性為選擇對(duì)象)，并發(fā)現(xiàn)由此而生成了一些不與外界異族物種進(jìn)行繁殖的有機(jī)體種群。例如，新墨西哥大學(xué)的 William R. Rice和加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的 George W. Salt證明，如果他們根據(jù)果蠅對(duì)某種環(huán)境的喜好特性來選擇一組果蠅，并將其單獨(dú)隔離開來繁殖 35代以上，最終所得的結(jié)果是，被隔離的果蠅將拒絕與來自環(huán)境完全不同的果蠅交配。

13. 進(jìn)化論者拿不出任何化石證據(jù)證明有過渡動(dòng)物(如半是爬蟲半是鳥的動(dòng)物)出現(xiàn)過。

其實(shí)，古生物學(xué)家早就知曉有關(guān)中間化石(即外形介於各種不同的分類群體之間物種的化石)的許多詳盡實(shí)例。最有名的化石之一是始祖鳥化石(Archaeopteryx)，它既具有鳥類特有的羽毛特徵，又具有類似恐龍的骨骼結(jié)構(gòu)特徵。研究人員還發(fā)現(xiàn)了大量其他有羽毛的動(dòng)物化石，它們與鳥化石相似的程度，參差不齊。一系列屆的化石完整地描述了現(xiàn)代馬從小型始祖馬(Eohippus)開始的進(jìn)化過程。鯨的祖先是在陸地上爬行的四肢動(dòng)物，而在它們之間的過渡動(dòng)物則是名為 Ambulocetus和 Rodhocetus的兩種兩棲動(dòng)物[參看本刊 2002年第 8期 Kata Wong所著的「征服海洋的哺乳動(dòng)物」一文]。海洋貝殼的化石重現(xiàn)了各種軟體動(dòng)物在千百萬年間的進(jìn)化歷程。大約二十多種人科動(dòng)物(它們并非都是人類的祖先)填補(bǔ)了南方古猿露西(Lucy the australopithecine)和現(xiàn)代人之間的空白。

但創(chuàng)世說者卻對(duì)這些化石研究成果視而不見。他們聲稱，始祖鳥并不是爬行動(dòng)物和鳥類之間的過渡物種，只不過是一種已經(jīng)滅絕的鳥類，具有某些爬行動(dòng)物的特徵罷了。創(chuàng)世說者希望進(jìn)化論者拿出一種匪夷所思、異想天開的怪物，它不能歸入到已知的任何一類種群中。即使創(chuàng)世說者承認(rèn)某一化石是兩類物種之間的過渡生物，他們可能還堅(jiān)持非要看到該化石與后兩類物種之間的其他中間化石不可。這類令人惱火的要求可以一個(gè)接一個(gè)無休止地提出來，而化石記錄始終是不完整的，根本不可能滿足這樣的無理要求。

不過，進(jìn)化說者可以從分子生物學(xué)獲得進(jìn)一步的有力證據(jù)。所有有機(jī)體都擁有絕大部分的相同基因，但進(jìn)化論者預(yù)見，這些基因的結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)物將根據(jù)各物種之間的進(jìn)化關(guān)系而分異。遺傳學(xué)家所說的「分子時(shí)鐘」將記錄這一時(shí)間進(jìn)程。這些分子數(shù)據(jù)也顯示了各種不同的有機(jī)體在進(jìn)化過程中的過渡關(guān)系。

14. 生物在解剖層次、細(xì)胞層次和分子層次上均有令人驚異的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特徵；其復(fù)雜性哪怕是只差一點(diǎn)點(diǎn)，它們也將無法正常發(fā)揮其功能，對(duì)此唯一可能的結(jié)論就是，生物是神力設(shè)計(jì)而非進(jìn)化的產(chǎn)物。

這種所謂的「設(shè)計(jì)論據(jù)」構(gòu)成了最近抨擊進(jìn)化論的核心說法，而且也是創(chuàng)世說者最早使用的論據(jù)之一。1802年，神學(xué)家 William Paley撰文說，如果某人在地里撿到一塊表，那麼最合乎情理的推論應(yīng)該是這塊表是有人掉在地里的，而不是靠自然力量形成的。Paley聲稱，由此推知，生物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)必定也是直接的神力所為。達(dá)爾文寫了《物種起源》一書來反駁 Paley。該書闡述了作用於遺傳特徵的自然選擇力量如何逐步地完善復(fù)雜的有機(jī)體結(jié)構(gòu)的進(jìn)化過程。

一化又一代的創(chuàng)世說者以眼睛是一種可能靠進(jìn)化而形成的結(jié)構(gòu)來試圖駁倒達(dá)爾文的觀點(diǎn)。他們認(rèn)為，眼睛之所以能產(chǎn)生視覺，全憑其各組成部分之間天衣無縫的組合。因此自然選擇不可能傾向於眼睛進(jìn)化過程中所需要的過渡結(jié)構(gòu)(試問半只眼睛有甚麼用呢？)。達(dá)爾文似乎對(duì)創(chuàng)世說者的這種詰難有先見之明，他指出，即使是「不完整」的眼睛也可能有它的好處(如幫助動(dòng)物轉(zhuǎn)向有光的方向)，因此可以被遺傳下來以待進(jìn)化過程對(duì)其作出進(jìn)一步的改良。生物學(xué)證實(shí)了達(dá)爾文的分析：研究人員在整個(gè)動(dòng)物王國(guó)中都可鑒定出原始的眼睛和感光器官，甚至還通過比較遺傳學(xué)研究勾畫出了眼的進(jìn)化史。(現(xiàn)在看來，在不同的有機(jī)體家族中，眼睛是獨(dú)立進(jìn)化的。)

如今鼓吹神力設(shè)計(jì)的人比其老前輩更加老練，但其論據(jù)和目標(biāo)仍是萬變不離其宗。為了駁倒進(jìn)化論，他們企圖證明進(jìn)化論不可能解釋我們所知道的生命，進(jìn)而堅(jiān)持認(rèn)為，唯一站得住腳的替代理論就是，生命是靠一種高深莫測(cè)的神力創(chuàng)造出來的。

15. 新近的發(fā)現(xiàn)證明，即使在微觀層次上，生命也具有某種不可能通過進(jìn)化產(chǎn)生的復(fù)雜性。

「不可簡(jiǎn)化的復(fù)雜性」是《達(dá)爾文的黑盒子：進(jìn)化論面臨的生化挑戰(zhàn)》一書的作者，列哈依大學(xué)的 Michael J. Behe提出的口號(hào)。Behe以捕鼠夾作為「不可簡(jiǎn)化的復(fù)雜性」的一個(gè)通俗例子。捕鼠夾這種器具的特點(diǎn)是，只要有任何零件丟失，它便不起任何作用，而且它的各個(gè)零件只有作為一個(gè)整體的組成部分才有價(jià)值。Behe宣稱，如果說捕鼠夾如此，那麼細(xì)菌的鞭毛就更是如此(鞭毛是一種起推進(jìn)作用的鞭狀細(xì)胞器，其功能猶如船舶的舷外發(fā)動(dòng)機(jī))。構(gòu)成鞭毛的蛋白質(zhì)如鬼斧神工般巧妙地排列成發(fā)動(dòng)機(jī)的部件、方向舵以及工程師可能要求采用的其他種種結(jié)構(gòu)。Behe聲稱，這樣復(fù)雜巧妙的布局通過進(jìn)化上的改良而設(shè)計(jì)出來的可能性實(shí)際上等於零，因此證明了它只能是神力表演的絕技。他對(duì)於凝血機(jī)制以及其他分子系統(tǒng)也表述了類似的觀點(diǎn)。

然而進(jìn)化生物學(xué)家已經(jīng)反駁了這類看法。首先，有些鞭毛的構(gòu)形比 Behe所提到的鞭毛簡(jiǎn)單，因此一種鞭毛并不一定需要上述所有組成部分均齊備才能發(fā)揮作用。Behe所提到的鞭毛其較高級(jí)的組成部分全都可以在自然界的其他地方找到先例，布朗大學(xué)的 Kenneth R. Miller及其他研究人員對(duì)此已有論述。實(shí)際上，整個(gè)鞭毛系統(tǒng)與一種名為 Yersinia pestis的細(xì)胞器極其相似(鼠疫細(xì)菌利用這種細(xì)胞器將毒素注射進(jìn)細(xì)胞中)。

關(guān)鍵在於，盡管 Behe聲稱鞭毛的各組成系統(tǒng)除了用於推進(jìn)作用以外沒有其他任何價(jià)值，但實(shí)際上這些系統(tǒng)可能具有多種功能，從而有利於鞭毛的進(jìn)化。因此鞭毛的最終進(jìn)化過程可能僅僅是通過某種新穎的方式把原先為其他用途進(jìn)化出來的復(fù)雜組成部分重新組合起來。加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的 Russell F. Doolittle所做的研究表明，凝血系統(tǒng)看來是通過改良并完善了最初用於消化的蛋白質(zhì)而進(jìn)化的，這與鞭毛的進(jìn)化有異曲同工之妙。所以，Behe用來作為神力設(shè)計(jì)證據(jù)的「不可簡(jiǎn)化的復(fù)雜性」并非真的不可簡(jiǎn)化。

另一類復(fù)雜性—所謂「特定復(fù)雜性」(specified complexity)—是貝樂大學(xué)的 William A. Dembski在其著作《設(shè)計(jì)推理》和《沒有免費(fèi)的午餐》中提出的神力設(shè)計(jì)論據(jù)的核心。他的論據(jù)實(shí)質(zhì)上是說，生物的復(fù)雜性是任何盲目的、隨機(jī)的過程永遠(yuǎn)無法產(chǎn)生的。Dembski聲稱，唯一合乎邏輯的結(jié)論是某位超人的神靈創(chuàng)造了生命并左右其發(fā)展，這一說法與 Paley 200年前的論斷如出一轍。

Dembski的論據(jù)有若干漏洞。他暗示對(duì)生物進(jìn)化的解釋只是隨機(jī)產(chǎn)生或神靈設(shè)計(jì)，這是不正確的。在圣菲研究所和其他地方研究非線性系統(tǒng)與元胞自動(dòng)機(jī)(cellularautomata)的研究人員已經(jīng)證明，簡(jiǎn)單的無向過程能夠產(chǎn)生極其復(fù)雜的模式。因此，有機(jī)體中所呈現(xiàn)的某些復(fù)雜性從一定程度上講，可能是通過我們幾乎還不了解的自然現(xiàn)象產(chǎn)生的。然而這完全不等於說生物的復(fù)雜性不可能自然地產(chǎn)生。

結(jié)論—不科學(xué)的創(chuàng)世說

「創(chuàng)世科學(xué)」的提法本身就是自相矛盾?，F(xiàn)代科學(xué)的核心原則就是方法論的自然主義，即力求通過觀測(cè)到的或可檢驗(yàn)的自然機(jī)制來解釋宇宙。物理學(xué)用支配物質(zhì)與能量的特定概念來描述原子核，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)這些描述進(jìn)行檢驗(yàn)。只有當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示先前的描述不足以解釋觀測(cè)到的現(xiàn)象時(shí)，物理學(xué)家才會(huì)引入新的粒子(如夸克)來豐富其理論。而且，這些新粒子的特性并不能隨便定義(新粒子的界定受到嚴(yán)格的約束，因?yàn)樗鼈儽仨毮芗{入到現(xiàn)有的物理學(xué)框架中)。

相反，鼓吹神力設(shè)計(jì)的理論家則搬出各種虛幻莫測(cè)的東西，并隨意賦予它們以不受約束的各種能力—總之是，怎樣能解答當(dāng)前的問題就怎樣說。這樣的答案非但不能促進(jìn)科學(xué)探索，反而會(huì)阻擋科學(xué)探索的道路(如，如何否定萬能神靈的存在？)。

神力設(shè)計(jì)說不能解決任何問題。例如，具有設(shè)計(jì)能力的神靈是何時(shí)介入生命史的？又是怎樣介入的？是通過創(chuàng)造第一個(gè) DNA，第一個(gè)細(xì)胞，還是第一個(gè)人？每一物種都是神力設(shè)計(jì)的嗎？抑或只有少數(shù)早期物種是神力設(shè)計(jì)的？鼓吹神力設(shè)計(jì)說的人常?；乇苓@些問題。他們關(guān)於神力設(shè)計(jì)的說法常常是五花八門，迥然不同，他們也甚至懶得去互相溝通一下以自圓其說。他們采用排除法來進(jìn)行論證，也就是極力貶低進(jìn)化論的解釋，將其斥為牽強(qiáng)附會(huì)或不完整的理論，從而間示只有以神力設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的替代理論者是站得住腳的。

從邏輯上講，設(shè)計(jì)說的鼓吹者完全是在誤導(dǎo)人：即使某種自然主義的解釋有問題，也并不意味著所有這類解釋都應(yīng)該一棍子打死。此外，他們的論述也沒有使任意一種神力設(shè)計(jì)說顯得比另一種更合理，實(shí)際上就是讓聽眾們自己去作判斷，而某些聽眾在進(jìn)行這類判斷時(shí)無疑會(huì)用宗教信仰去取代科學(xué)概念。

科學(xué)研究一次又一次地證明方法論的自然主義可以克服無知，為那些一度看來深不可測(cè)的難解之謎找到越來越詳盡、合理的答案。有關(guān)光的本性、疾病的起源以及腦的機(jī)理等問題均是如此?，F(xiàn)在進(jìn)化論正在為破解生命如何形成和發(fā)展之謎做著同樣的工作。創(chuàng)世說無論以何種名義作掩飾，都不會(huì)為這方面的科學(xué)研究增添絲毫有價(jià)值的東西。

相關(guān)文章：
http://www.eliteage.com/more.asp?name=cute&id=4947
http://news.tom.com/1006/3871/200562-2187353.html
http://www.cclw.net/gospel/explore/mdjhl/htm/01.htm
參考資料：http://www2.hkedcity.net/citizen_files/aa/bs/fy1379/public_html/nonsense.htm

寫一寫生物進(jìn)化論的主要觀點(diǎn)

物競(jìng)天擇,適者生存. 生物進(jìn)化論,簡(jiǎn)稱進(jìn)化論,是生物學(xué)最基本的理論之一.進(jìn)化（Evolution）,是指生物在變異、遺傳與自然選擇作用下的演變發(fā)展,物種淘汰和物種產(chǎn)生過程.地球上原來無生命,大約在30多億年前,在一定的條件下,形成了原始生命,其后,生物不斷的進(jìn)化,直至今天世界上存在著170多萬個(gè)物種.生物進(jìn)化論最早是由查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文提出的,在其名著《物種起源》有詳細(xì)的論述. 在生物進(jìn)化研究中,要闡明兩個(gè)主要問題：一是進(jìn)化歷程,二是進(jìn)化機(jī)制. 至20世紀(jì)60年代中葉,主要是由古生物學(xué)家、胚胎學(xué)家和系統(tǒng)學(xué)家研究第一個(gè)問題,群體遺傳學(xué)家研究第二個(gè)問題.在研究生物進(jìn)化歷程時(shí),一般把物種作為進(jìn)化單位,從化石、胚胎發(fā)育以及形態(tài)和生理性狀比較中,以確定生物進(jìn)化系統(tǒng)發(fā)育樹. 在研究生物進(jìn)化機(jī)制方面,本文重點(diǎn)介紹分子進(jìn)化研究中的主要發(fā)現(xiàn)及其對(duì)原有進(jìn)化論的影響.為了弄清分子進(jìn)化論產(chǎn)生的背景,先簡(jiǎn)要介紹與它有關(guān)的幾種進(jìn)化學(xué)說. 1 歷史回顧 1．1 達(dá)爾文學(xué)說 1859年,英國(guó)生物學(xué)家和生物進(jìn)化論的奠基者達(dá)爾文,在其巨著《物種起源》中提出了生物進(jìn)化的自然選擇學(xué)說.該學(xué)說的要點(diǎn)是群體中的個(gè)體具有性狀差異,這些個(gè)體對(duì)其所處的環(huán)境具有不同的適應(yīng)性；由于空間和食物有限,個(gè)體間存在生存競(jìng)爭(zhēng),結(jié)果,具有有利性狀的個(gè)體得以生存并通過繁殖傳遞給后代,具有不利性狀的個(gè)體會(huì)逐漸被淘汰(達(dá)爾文把自然界這種留優(yōu)汰劣的過程稱為自然選擇)；由于自然選擇的長(zhǎng)期作用,分布在不同地區(qū)的同一物種就可能出現(xiàn)性狀分歧和導(dǎo)致新物種的形成. 由于當(dāng)時(shí)對(duì)群體變異的來源不清楚,人們對(duì)該學(xué)說褒貶不一.有人認(rèn)為該學(xué)說揭示了自然選擇在物種形成中的創(chuàng)造性作用；有人則認(rèn)為自然選擇作用于物種內(nèi)的連續(xù)變異不足以導(dǎo)致新物種的形成,新物種的形成只能依靠物種內(nèi)的非連續(xù)變異. 1．2 突變學(xué)說 人們對(duì)達(dá)爾文學(xué)說的爭(zhēng)論,促使荷蘭遺傳學(xué)家德·弗里斯(de Vries)提出了物種形成的突變學(xué)說(1903).該學(xué)說受到當(dāng)時(shí)的許多生物學(xué)家的歡迎,因?yàn)樗窃趯?duì)美洲物種夜報(bào)春花(Oenothera lamarchiana)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上提出的,似有過硬的試驗(yàn)證據(jù).首先,他在該物種的自然群體中觀察到幾種變型.然后,在多代繁育試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),該物種總能連續(xù)產(chǎn)生少數(shù)變型；這些變型或能真實(shí)遺傳,或能分離成該物種和自然群體中原觀察到的那幾種變型.由于某些變型與原物種差別很大,故定為新物種,而新物種的形成很易用單突變解釋.但后來證明,德·弗里斯所用的材料實(shí)為一永久雜種,他所發(fā)現(xiàn)的所謂新物種只不過是這一永久雜種的分離產(chǎn)物. 在德·弗里斯突變論的啟發(fā)下,摩爾根根據(jù)他試驗(yàn)得到的許多突變體實(shí)受孟德爾基因控制,從而認(rèn)為：在進(jìn)化中,突變的作用大于自然選擇的作用——前者創(chuàng)造變異,后者只保留現(xiàn)存的有利變異；少數(shù)有利變異會(huì)在群體中逐漸占優(yōu)勢(shì),而進(jìn)化是群體中更為有利的基因替換原有基因的過程.因此,摩爾根這一進(jìn)化學(xué)說往往叫突變學(xué)說,但最好叫突變-自然選擇學(xué)說,因它沒有否定自然選擇在進(jìn)化上的作用. 1．3 綜合進(jìn)化學(xué)說 在本世紀(jì)20～30年代,英國(guó)學(xué)者費(fèi)希爾(R. A. Fisher)、霍爾登(j. B. S. Haldance)和美國(guó)學(xué)者賴特(S.Wright),綜合了選擇論和基因論的成就,運(yùn)用群體遺傳學(xué)的理論和方法,對(duì)突變、選擇和遺傳溧變引起群體等位基因頻率的變化,在數(shù)學(xué)上進(jìn)行了深入的理論研究后得出：選擇對(duì)群體等位基因頻率的影響,要比突變有效得多.這一理論成果很快為許多實(shí)驗(yàn)遺傳學(xué)家所接受. 綜合進(jìn)化學(xué)說的主要論點(diǎn)有：突變是隨機(jī)的,是生物進(jìn)化的原始材料,但由于對(duì)等位基因頻率變化的影響很小,在進(jìn)化中作用很小；自然群體存在的遺傳變異足以對(duì)不同環(huán)境的自然選擇作出反應(yīng),自然選擇是影響生物進(jìn)化的主要因素,決定著生物進(jìn)化的方向；由于自然選擇,處在不同環(huán)境下的有利基因分別被固定,最終可使不同環(huán)境下的生物出現(xiàn)生殖隔離而形成新物種.由于綜合進(jìn)化學(xué)說的基本觀點(diǎn)仍是自然選擇,所以又叫新達(dá)爾文學(xué)說. 2 分子進(jìn)化學(xué)說 分子進(jìn)化一般涉及兩方面內(nèi)容：一是重建物種或基因的進(jìn)化歷程,即重建分子系統(tǒng)發(fā)育樹；二是研究生物大分子(如 DNA和蛋白質(zhì))的進(jìn)化機(jī)制. 2．1 試驗(yàn)結(jié)果 利用不同的分子技術(shù)(如序列分析、電泳分析和DNA雜交),對(duì)蛋白質(zhì)和核酸分析的主要發(fā)現(xiàn)有： 2．1．1 對(duì)于特定的蛋白質(zhì)或基因,只要功能不變,每年每位點(diǎn)的進(jìn)化速率((用氨基酸或核苷酸替換率表示)為一常數(shù).分析的基本思路是,測(cè)定特定蛋白質(zhì)(或核酸)不同物種自趨異以來的氨基酸差異數(shù)d；根據(jù)古生物學(xué)等可知道不同物種開始趨異的時(shí)間t.研究發(fā)現(xiàn),d和t存在顯著的直線回歸關(guān)系,進(jìn)而可求得特定蛋白或基因的進(jìn)化速率.進(jìn)化速率依蛋白質(zhì)或基因的類型而定,如纖維蛋白肽、血紅蛋%B

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