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从发现四鳍海豚到生物进化争论
海洋世界 | 时间: 2010-06-12 13:08  | 文章来源: 香颂

作者:莫知

十一月上旬,东京的科学家宣布最近有渔民捕获的一头宽吻海豚竟长有一对额外的后鳍,它有可能是后肢的残余部分。

日本渔民捕获的这头四鳍海豚给海洋生物学家带来了一场有关进化理论的争论

研究人员和人类学家长期以来都相信,海豚和鲸在500万年前是长有四足的陆生动物。从目前人们发现的化石来推断,一些生活在海洋中的哺乳动物与鹿、河马这样的陆生动物具有比较相近的亲缘关系,它们很可能曾经共有祖先。

科学家们也相信,一些陆生的哺乳动物后来转移到海洋中生存,其后肢由于逐渐失去了存在的必要而慢慢消失了。不过,虽然过去曾经在捕获的鲸和海豚身上靠近尾部的地方发现过形状古怪的突起物,但似乎都不足以让人们确信那就是后肢的残余部分。令许多科学家精神为之一振的是,这次日本人所发现的这头身上长有发育良好、成对的后鳍的海豚,似乎能够给人们提供一个满意的证据。

渔民们是在2006年10月28日,在日本西部的和歌山辖区沿海捕获这头四鳍海豚的。随后,他们与Taiji鲸类博物馆取得了联系。该博物馆将这头海豚豢养在一个大水族箱中,并对它进行一系列的科学研究,包括进行X光测试和DNA检验。

在之后召开的新闻发布会上,日本鲸类研究所的一位顾问说,这头海豚身上那对后鳍大概有成人的手掌那么大,它们远小于海豚的正常前肢,从其身体腹面接近尾部的地方向外突出。他还指出,这对后鳍应该是海豚从其陆生祖先那里“继承”下来的,这是一项空前的发现。这头长有四个鳍的海豚大约有5岁,9英尺长,是人类首次发现的发育如此良好及对称的后鳍的海豚。

英国爱丁堡大学的人类基因组研究专家爱恩·杰克逊指出,这是一项非常重大和惊人的发现。他说:“我们常见由于基因突变所造成的长有额外手指头或者脚趾的哺乳动物,但这一发现更为明确。日本学者的观点是正确的,这可能是在海豚的进化过程中非常重要的一种基因突变。”美国国家地理新闻评论说:“这一发现可以被理解为人们常说的返祖现象,这头海豚的额外后鳍是由于某些不明的原因而导致的祖先特征重新出现。比如我们人类,也曾发现过一出生就长有像我们祖先那样的额外长毛的”并且,“所有人类的胚胎期都曾经经历过一个长有尾巴,后来消失的阶段,但是也有人真的生就长有尾巴。同样,海豚的胚胎期也经历过一个长有后肢,而后消失的阶段。”

但是,对此观点同样有人持有异议。在这条新闻发布后不久,即有人发表文章指出,这种观点基本上站不住脚,并且说这一发现对进化论的支持者来说是一个不大不小的打击。

持这一观点的一位生物学学者在专业网站上发文说,人们之所以得出这样的结论,是因为对于生物进化,他们的脑海中已经有了先入为主的观点。他们是基于之前对进化的认识而认为海豚长有四肢是一种返祖现象。而实际上,每一个物种的基因中都含有大量,但有限的“遗传变异池”。人们平常所见到的生物的性状,只是基因池中的一部分产生了表达,还有很多性状的基因都是以隐性的状态存在于生物体内。

而能够将某一物种与其他相近物种区分开的基因组合,会使物种产生令人不可思议的变化(比如人们所共知的驯养犬类的形成)。也就是说,当一个物种出现了一种以前我们所不认识的特征时,并不一定是发生了从A到B的质变。人们发现的这头长有后鳍的海豚,并非验证了长期以来人们所认为的那样海豚有四肢陆生动物演化而来的观点,而是丰富了我们对“海豚”这种生物的认识。说白了,就是有可能某一种海豚本身就长有四鳍,而刚刚才被人们发现。用作者本人的话讲,这一海豚个体的发现,在不经意间,给“大进化”理论提供了佐证。

所谓的大进化,又被称作宏观进化,它是指物种和种以上的高级分类群在地质时间尺度上的进化模式、进化趋势和进化速率。这个概念,是由美国遗传学家戈德施米特于20世纪40年代提出的。戈氏认为,达尔文进化论所主张的通过自然选择积累的微小变异,只能在物种的范围内进行,即为“小进化”;而对生命演化史而言,起到决定性意义的不是“小进化”,而是“大进化”。他认为“大进化”是通过系统的突变(涉及整个染色体组的遗传突变)而产生新种、新属,甚至新科。

在生物进化中,由一个祖先物种进化产生出各种各样的新物种,以适应不同的环境和占据不同的生态位,从而形成一个同源的辐射状进化体系,称为辐射或适应辐射。辐射常在物种开拓新的生活环境时发生。5亿多年前的多细胞动物多样性大增长(即寒武纪物种大爆发。寒武纪开始于5.7亿年前,结束于5.1亿年前,是古生代的第一个纪。寒武纪之前地层的动物化石较少,而在寒武纪的地层中,发现了种类繁多的动物化石,有的古生物学家甚至认为动物各门的祖先在这个时期都已出现)就是动物界的一次大规模的适应辐射。

不同的生物,甚至是亲缘关系相当疏远的生物,如果生活在相同的环境中,在同样选择压力的长期作用下,就有可能产生功能相同或相近的形态结构,这种现象称为趋同。趋同进化与趋异的适应辐射刚好相反。趋同进化现象是相当普遍的,固着生活的无脊椎动物,如腔肠动物门的珊瑚、甲壳类的藤壶、棘皮动物门的海百合等都有相似的辐射对称躯体构型;生活在水中的脊椎动物,如哺乳纲的鲸和海豚、爬行类的鱼龙等都具有与鱼类相似的体型。

当两种或两类已产生分歧的生物遇到了相似的环境,并因同向的适应进化而独立地进化出相似的特征,就称为平行或平行进化。平行进化与趋同进化的区分,主要是看后裔与祖先的状况,若后裔之间的相似程度大于祖先之间的相似程度,则是趋同;若后裔之间的相似程度与祖先之间的相似程度基本一致,则是平行。

由此可见,“大进化”的模式告诉我们,生物进化不但有达尔文的线性进化模式,还有多种相关线系构成的谱系进化。即生物不仅有直线性进化,而且有分枝性进化,增加生物种类的歧异度,结果形成新属、新科甚至新目等;不单有前进性进化,还有非前进性甚至倒退性演化,还包括既非前进性、亦非倒退性的停滞性演化;也不限于达尔文的渐变进化模式所强调的进化速度大致是均匀的、恒定的,还有间断的进化模式,即进化的速度是不恒定的、非匀速的,由快速的跳跃性进化与长期的渐进性进化或停滞性进化交替构成;不但有辐射性进化,还有趋同性进化、平行性进化等。

寒武纪的生物大爆发一直是生物学家争论的焦点问题

大进化的现象普遍存在,如真核生物细胞核与细胞器的起源,脊索动物的脊索和脊椎骨的起源,维管植物的维管系统的起源,两栖动物呼吸器官的起源,哺乳动物的乳腺、胎盘的起源等。又例如距今5.7亿年前已出现在地球上的活化石——海豆芽,至今其外部形态和内部构造都没有多大变化。

人们之所以不断提出一些进化理论,比如说大进化理论,目的就是为了解释一些经典的达尔文进化论所不能很好解释的现象。但是达尔文进化论的坚决拥趸者们仍对用大进化理论解释这头海豚的发现提出了反驳。他们认为,生物大爆发,是由生物体内的Hox基因所控制的。Hox基因是一种同源异形基因,它是动物形态蓝图的设计师,在发育过程中控制身体各部分形成的位置。如果同源异形基因发生突变,就会使动物某一部位的器官变成其他部位的器官,这种现象就叫做同源异形。比如,让某个同源异形基因发生突变,能使果蝇的身体在该长眼睛的地方长出脚,或者在该长脚的地方长出翅膀。Hox基因在所有的脊椎动物和绝大部分无脊椎动物中都存在,调控机理也相似,这表明它可能是最古老的基因之一。

寒武纪海洋中的生态景观显示,当时生物形态有些十分怪异,与后来的生物极不相同

Hox的突变在胚胎早期引起的变化不大,但随着组织、器官的分化定型,突变的影响逐步被放大,导致身体结构发生重大的改变。这可以用来解释“寒武纪大爆发”,寒武纪时的生物基因结构、发育过程都较简单,Hox的基因突变容易被保留,结果导致了身体结构的多姿多彩。因此他们认为,这头海豚身上所发生的变化,应该仅仅是基因突变所造成的。

到此,我们大概能够理解对这头海豚的身世争论的焦点了。一种可能,就是人们发现了一头与我们平常所认识的海豚处于平行进化状态的另一种海豚;还有一种可能,就是这仅仅是我们常见的一种生物基因突变,它可能不会对海豚这一物种的进化和变化产生太大的影响。不过答案究竟应该是什么,我们只能拭目以待。

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