我们上生物课时都有看过从猴子演变为人的进化图标,也都知道达尔文是最早系统性提出进化论的人。但是你知道吗?其实生物的演变是有许多不同方法的!
我小时候是宝可梦(Pokemon)和数码宝贝(Digimon)的忠实粉丝。除了小时候每个星期会在电视前准时收看节目之外,我也玩了不少宝可梦和数码宝贝相关的游戏。在这些游戏里,进化(也就是生物里的演化)是我最期待的环节。宝可梦会因为进化而变得更加厉害,在对战上会更加得心应手。
物种起源由何而来
在生物里,演化(Evolution)是描述生物体在世代更替中逐渐变化的过程。这一过程可以通过各种机制进行,包括自然选择(Natural selection)、基因漂变(Genetic drift)、基因流动(Gene flow)和突变(mutation)等机制。当生物里的基因(DNA)频率发生变化,生物就会进而引发形态、行为、生态等方面的改变。
演化这理论帮助我们理解生物体如何通过自然选择和其他机制适应其环境。例如,北极狐和沙漠狐的不同特征分别适应了寒冷和炎热的环境。这些适应性特征(如北极狐的白色毛皮和沙漠狐的大耳朵)是演化过程中逐渐积累的结果,帮助它们在各自的生态位中生存和繁殖。
在上面说的机制里,自然选择是我认为最有趣的。查尔斯达尔文(Charles Darwin,1809年2月12日-1882年4月19日),英国著名的博物学家、地质学家和生物学家在他的《物种起源》中首次系统地阐述了自然选择理论。
《物种起源》提出了几个关键观点:
首先是物种演化,生物种群随着时间的推移发生变化,最终形成新的物种。其次是共同祖先。达尔文认为所有生物都有共同的祖先,通过演化过程分化成不同的物种。最后则是自然选择,具有有利特征的个体更可能存活和繁殖,将这些特征传给后代,这些观点奠定了现代生物学的基础,解释了生物多样性的起源和发展。
基因改变促成演化
除了自然选择,基因漂变的话,则是指由于随机因素而引起的基因频率的变化,尤其在小种群中更为显著。与自然选择不同,基因漂变并不依赖于特定基因对个体生存和繁殖的有利或不利影响,而是由随机因素决定的。我们也可以说,运气导致了基因漂变,进而导致某些基因的消失或固定。假设在一个小种群中,有两种基因A和B。由于某些随机事件(例如灾害、疾病等),携带A或B的个体可能随机减少。随着时间的推移,A或B的频率可能逐渐变化,最终导致其中一个基因完全消失,另一个基因在种群中被保留下来。
至于基因流动,这会是不同种群之间的个体迁移引起的基因交流,能增加种群的遗传多样性。许多动物种群通过迁徙实现基因流动。例如,鸟类在不同繁殖季节迁徙,可能在不同地点与不同个体交配,从而实现基因交流。植物通过风、昆虫或其他媒介传播花粉,实现基因流动。例如,蜜蜂在不同植物之间传播花粉,使得不同植物种群之间的基因得以交流。反过来说,如果没有基因交流,那个种群里的个体多样性就会减少了。
最后的话,基因突变是指DNA序列的随机改变,可以产生新的等位基因,并为演化提供原材料。生活中最普遍的例子可以是细菌的抗药性。抗药性细菌的出现,是基因突变和自然选择共同作用的结果。突变产生了抗药性基因,这些基因通过选择压力(如抗生素的使用)在种群中迅速传播。此外,我小时候看的变种人(X-men)的科幻电影的故事风格就是给予基因突变这个逻辑想出来的。