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進化論如何進化?

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達爾文提出物種進化時,沒有人知道基因存在,但進化論的遺傳信息概念不認為生物體自身主動參與進化過程,而是一種個體隨機變異被環(huán)境篩選優(yōu)化的過程。這種觀點現(xiàn)在遇到了重大挑戰(zhàn),關于是否修正進化論的爭論一直在學術(shù)領域發(fā)生,尤其是修正的方案一直是這一爭論的熱點。有的學者如英國圣安德魯斯大學Kevin Laland等認為反思進化論簡直是理所當然。但也有學者如美國杜克大學Gregory A. Wray等認為,進化論具有很強的包容性和開放性,一直都在不斷吸收和發(fā)展自己的體系,但不需要用什么新名詞胡亂修改。

英國圣安德魯斯大學Kevin Laland等認為,由于缺乏擴展的進化框架,進化論忽視了一些關鍵過程。查爾斯達爾文提出物種進化時,并不知道基因存在,F(xiàn)在的主流進化理論幾乎完全聚焦于基因控制的遺傳和變異。但新的研究數(shù)據(jù)逐漸證明這種觀點十分狹隘。進化論的升級版已經(jīng)逐漸出現(xiàn),新的進化論版本不僅認為基因的關鍵作用,更注重生物體生長和發(fā)育過程的關鍵地位。6年前Kevin Laland等開始討論用一個新理論和新術(shù)語延伸進化合成(EES)代替進化論,該理論認為進化的主要動力不能只關注基因,必須將基因作為進化論整體結(jié)構(gòu)的一個部分看待。該小組認為,生物體并不是基因簡單“編程”,而是在發(fā)育中被建構(gòu)。生物不會進化適應早已存在環(huán)境,生物體能與環(huán)境共同建構(gòu)和共同進化,生物進化過程本身也會改變生態(tài)系統(tǒng)。

支持改變進化論概念的生物學家數(shù)量在迅速增長。最強大支持來自發(fā)育生物學、基因組學、實驗胚胎學、生態(tài)學和社會科學等學科。但是,用延伸進化合成取代進化論這一說法本身就讓一些進化生物學家憤怒異常,認為這一理論是對進化論的歪曲。Laland等人在《自然》雜志撰文提到,所以這些人會這樣,主要是擔心其他領域的學者來搶奪他們壟斷的研究經(jīng)費和學術(shù)影響力。

標準進化論理論形成于上世紀三四十年代。是整合自然選擇、遺傳學和其他領域的綜合理論,該理論闡釋了生物進化如何發(fā)生的規(guī)律。這一傳統(tǒng)理論將進化描述為隨時間推移的種群變化中的基因變異頻率,強調(diào)進化中的隨機事件“中性理論”。標準進化論很大程度上保持著與經(jīng)典現(xiàn)代綜合論相同的假設,繼續(xù)引導著人們思考進化論本身。

標準進化論認為,遺傳基因以DNA序列為載體,隨機突變產(chǎn)生新變種,自然選擇是進化選擇的唯一原因。標準進化論認為生物發(fā)育的復雜程度是第二位的,甚至是次要的。為彌補這一缺陷,逐漸將個體發(fā)育如何影響變異的產(chǎn)生(發(fā)育偏見)、環(huán)境如何直接塑造生物體特性和生物體如何修飾環(huán)境和生物體如何傳輸比跨世代更多的基因作為這一理論的推論。標準進化論把這些現(xiàn)象作為進化的結(jié)果,延伸進化合成理論則將這些作為進化的動力。

許多關鍵證據(jù)來自進化發(fā)育生物學領域。發(fā)育偏見或個體發(fā)育影響變異的產(chǎn)生有助于解釋生物體如何適應環(huán)境和物種多樣化。

研究發(fā)現(xiàn)變異并非隨機發(fā)生,生物體和環(huán)境之間有多重適應手段。更重要的是,發(fā)育是適應和物種形成的內(nèi)在原因與方式之一,甚至是進化變異比率和模式的直接原因。(或者說生物自身具有主動適應環(huán)境進化的內(nèi)在動力,進化不僅受外界影響,也存在生物主動性)。

標準進化論也能解釋生物個體發(fā)育對進化的影響,但強調(diào)是環(huán)境因素促成了這一改變,或者說是將環(huán)境作為變化的動力,強調(diào)環(huán)境選擇的重要性。延伸進化合成則將發(fā)育過程作為進化的動力之一,能更清楚地解釋生物多樣性和個體特色。

美國杜克大學Gregory A. Wray、哈佛大學Hopi E. Hoekstra及同事指出,進化論完全能吸收并解釋最新出現(xiàn)的許多新證據(jù),沒有必要進行修正。

1881年10月,達爾文在去世前6個月發(fā)表了最后一本書《腐植土的產(chǎn)生與蚯蚓的作用》。所以研究這些低等動物,是因為它們證實了一種有趣的反饋過程:當改變自己的行為時,蚯蚓能適應一種環(huán)境。通過與園藝大師交談和簡單實驗,達爾文學習了蚯蚓的相關知識。有洞察進化過程天賦的達爾文,利用農(nóng)學、地質(zhì)學、胚胎學和行為學的不同理論。支持進化論的人指出,進化論思想從那時到現(xiàn)在都遵循著達爾文的一貫作法,強調(diào)對證據(jù)的重要性和對相關領域的整合。

Wray等表示,上世紀20年代,進化論思想發(fā)生了一次重大轉(zhuǎn)變,那是由少量統(tǒng)計學家和遺傳學者帶來的戲劇性轉(zhuǎn)變。1936~1947年,這些學者的研究最終形成現(xiàn)代綜合論。該理論整合了達爾文的自然選擇、早期遺傳學和部分古生物學和系統(tǒng)論,F(xiàn)代綜合論為定量和精確理解適應和物種進化形成奠定了理論基礎。之后數(shù)十年,進化生物學家不斷改進、修正和擴充現(xiàn)代綜合論。當分子生物學家將DNA確定為遺傳和特性變化的物質(zhì)基礎后,他們認為這催化了進化理論的擴展。“自私”DNA再次證明了在分子水平的自然選擇現(xiàn)象。

一些進化生物學家認為,該理論已經(jīng)僵化在基因概念周圍。具體而言,他們主張4個現(xiàn)象是重要的進化過程:表型可塑性、生態(tài)位建構(gòu)、包容繼承和發(fā)育偏見。Hoekstra等也認同這些現(xiàn)象,但他說有自己的方式解釋和研究這些現(xiàn)象,但不認為這些過程有那么不得了的重要性,更不必要弄一個什么新進化理論來論述。

Laland等認為,進化現(xiàn)象已經(jīng)與進化生物學融為一體。不過所有新的證據(jù)確實能追溯到達爾文時代,如達爾文對蚯蚓適應性的分析,F(xiàn)在Laland等將其稱為生態(tài)位構(gòu)建,但新名字無法改變進化生物學家1個多世紀以來對生物體和環(huán)境的研究事實。

表型可塑性吸引了進化生物學家相當多的關注。有關環(huán)境影響特征變化有無數(shù)文件證明的案例,例如當食物來源變化時,麗魚科魚類口部形狀也會發(fā)生變化。過去10年間的技術(shù)進步揭示出響應不同環(huán)境條件的基因表達有令人驚訝的可塑性程度,打開了理解其物質(zhì)基礎的大門。

Wray認為Laland等所謂的標準進化理論是一個笑話,它將該領域視為靜態(tài)和統(tǒng)一的。甚至認為現(xiàn)在的進化生物學家不愿意考慮挑戰(zhàn)性觀點。其實進化生物學家是非常開放的,他們甚至從基因?qū)W、醫(yī)學、生態(tài)學、人工智能和機器人等領域獲取營養(yǎng),得到啟發(fā)。

本文根據(jù)個人理解,因并非該領域研究人員,應存在許多不當,請慎重使用.參考原文檢索:Kevin Laland,Tobias Uller,Marc Feldman,Kim Sterelny,Gerd B. Müller,Armin Moczek,Eva Jablonka,John Odling-Smee,Gregory A. Wray,Hopi E. Hoekstra,Douglas J. Futuyma,Richard E. Lenski,Trudy F. C. Mackay,Dolph Schluter& Joan E. Strassmann. Does evolutionary theory need a rethink?. Nature, 09 October 2014; doi:10.1038/514161a

來源:科學網(wǎng)    作者:孫學軍


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