完美有缺：仔細觀察過生物界的人，或者是看過“動物世界”之類的電視節目的人，都會對生物適應環境的能力驚嘆不已。
基本介紹
- 中文名：完美有缺
- 人物：達爾文
- 物體：啄木鳥
- 原理：“用進廢退”
內容簡介
[完美與缺陷]
達爾文喜歡的一個例子是啄木鳥：它有又尖又硬的喙用於鑿樹洞，有長長的舌頭用於釣洞裡的蟲，有短短的腿、長長彎彎的爪子用於貼在樹幹上，又有堅固的尾羽支撐住直立的身體……怎樣解釋生物構造和行為的適應現象？達爾文認為這是進化論的中心問題，他對這個問題的回答是：自然選擇。
讓我們先來看看別的解釋為什麼不能成立。在達爾文之前，對生物適應性的解釋是自然神學的說教：那是上帝巧妙的設計。但是這個解釋有三大困難。第一， 現代科學已達成共識，科學研究不應該引進上帝之類無法驗證的超自然的概念。有這種概念可以解釋一切，還要費心去搞科學研究乾什麼？第二， 生物的許多適應現象並不完美，存在著很明顯的缺陷（見後），不像是智慧型設計的結果，更不用說是萬能的設計了。第三， 如果真的存在萬能的上帝，這本身就是一個具有高度適應性的有機體，我們仍然需要解釋這種適應性是怎么來的，這樣就陷入了循環論證。可見自然神學的說教在科學上和邏輯上都不成立。
在達爾文之前還有拉馬克用“用進廢退”來解釋生物的適應性。拉馬克主義的核心是後天獲得的性狀能夠遺傳。任何想要證明後天獲得性遺傳的實驗全都失敗了。上個世紀末魏斯曼提出種質論，從理論上宣告了後天獲得性遺傳的死刑。按照種質論，後天獲得性只能改變體質（體細胞），無法改變種質（生殖細胞），而只有種質才能遺傳。分子生物學創立以後，我們對生物遺傳的研究已達到了分子水平，其結果都表明後天獲得性不可能遺傳，因此現代的生物學家已極少還有相信拉馬克主義的。退一步說，即使後天獲得性能夠遺傳，“用進廢退”也無法完全解釋生物的適應性。比如說，拉馬克主義是這么解釋斑馬為什麼能夠跑得那么快的：因為古代的斑馬為了躲避獅子的追捕，要不斷地跑，腿步肌肉因此受到鍛鍊，變得越來越發達。發達肌肉的特性傳給了下一代，一代又一代傳下去，斑馬的腿部肌肉越來越發達，也就跑得越來越快。但是為什麼腿部肌肉受到鍛鍊就會變得越來越發達？它也可能因為經常使用而變得越來越弱。肌肉受到鍛鍊而變強，是因為存在著一個這樣的生理機制，而這本身就是一個適應現象；對這個生理機制的由來拉馬克主義沒有辦法回答，只能把它歸結於上帝的設計（我們在上面已說過這是不合理的），或者是自然選擇。可見，“用進廢退”說即使能被證實，最多也只能被當成自然選擇理論的一個補充。
在達爾文之後還有方向性突變說。比如說，它認為斑馬的腿部肌肉那么發達，是因為古代斑馬主管腿部肌肉的基因一直向讓肌肉變發達的方向突變，每一代都這么突變，就變得越來越發達了。分子生物學的研究表明所有的基因突變都是沒有方向性的，沒有任何機理能夠使基因向固定的方向突變。即使有一天我們發現了基因方向性突變的機理，這種機理的存在本身就是一個適應性現象，對它的由來，我們還是只能用自然選擇來解釋。
可見，自然選擇是目前已知的解釋生物適應性由來的唯一合理的理論。生物學界之外的人士往往有這么個疑問：自然選擇真地能夠解釋所有的適應現象嗎？象斑點蛾黑化這種簡單的適應性用自然選擇來解釋不難理解，但是象人眼這么複雜巧妙的器官，怎么能夠僅僅靠自然選擇形成呢？眼睛是由許多部分組成的，缺了視網膜不行，缺了晶狀體也不行，而且各個部分的位置都必須很精確，不同時滿足這些條件，眼睛就沒什麼用處，自然選擇怎么可能一下子造出這么完美的眼睛來？現代進化論的回答是：複雜的眼睛不是一步進化來的，而是在自然選擇的作用下，從最原始的眼睛開始，經過一系列的過渡形態，一步一步經過細小的修飾進化而來的。現存動物的眼睛並不是都象人眼這么複雜，有的只是在神經末端有一個感光細胞；有的是幾個感光細胞分布在一個杯狀的表面（可以用於判斷光的方向）；有的這個杯狀表面的開口收攏，成為一個可以聚光成象的針孔照相機；有的有了視網膜，膜上的感光細胞分化成了感覺運動的桿細胞和感覺顏色的錐細胞；有的杯裡面裝的不再是水，而是細胞液；有的杯裡面的細胞液被晶狀體代替了，表面上罩上了一層角膜……把這些形形色色的眼睛從簡單到複雜排列在一起，也就不難明白眼睛是怎么一步一步進化而來的。而這也告訴我們，“不完美”的眼睛，比如只有視網膜沒有晶狀體，也是可以存在的，也是有好處的，至少它要比沒有眼睛強：即使是高度近視也要比完全失明的好。 總之，現代進化論已經有了結論：儘管自然選擇不是進化的唯一動力（還有基因漂移等因素，參見第五章“分子進化”），但是卻是生物適應性的唯一合理解釋。自然選擇可以解釋所有的適應現象。
自然選擇在形成生物的適應性時，不是從無到有一蹴而就，而是一點一點地修飾、改造而來的，只是用舊瓶裝新酒；因此毫不奇怪，生物的適應性並不總是十全十美的，有的甚至有明顯的缺陷。導致適應性不完美的原因有很多種，有的是因為受到遺傳因素的限制，比如前面提到的鐮刀形紅細胞的例子，有正常紅細胞的不易抵抗瘧疾，對瘧疾抵抗力強的卻沒有正常紅細胞，總是沒法魚與熊掌同時兼得。有的是因為一種器官同時有幾種功能，必須做出一定的妥協，比如蛇類缺少一塊把鼻腔和口腔隔開的第二齶骨，它的口腔同時管吞食和呼吸，吃飯的時候就只好摒住呼吸，因此吃一頓飯往往要花好幾個小時。有的是由於歷史原因造成的，比如人的脊椎構造，並不完全適應直立行走，那是由於我們的祖先是四足行走的，脊椎已經先適應了四足行走了，只能為了直立行走儘量做點不完美的改造。
最後讓我們來看一個由於進化的時間差造成不完美適應的例子。植物結出果實，是為了吸引動物來吃，動物消化了果實，而把沒有消化的種子排泄出去，種子也就傳播開去了。在哥斯大黎加的熱帶森林裡，有一些植物的果實又大又硬，成熟以後掉到地上，有一些被刺鼠之類的小動物吃掉，但這些小動物跑不遠，吃完了也是直接把種子排在樹底下；大部分果實則在樹底下堆積，慢慢地爛掉了。就讓動物來傳播種子這一點來說，這些植物可謂極其失敗。為什麼會這樣呢？原來在從前，中美洲生活著許多大型草食性動物，比如猛獁象，它們以這類果實為食，並能把種子帶出很遠才排泄出去。這些植物大而硬的果實就是對這些大型草食動物的適應。但是在大約一萬年前，所有的這些大型草食性動物全都滅絕了，再也沒有別的動物能為它們傳播種子。一萬年在進化史上不過是一瞬間，這些植物還來不及讓自己適應中型或小型的草食性動物，於是便出現了這種有缺陷的適應現象。
達爾文喜歡的一個例子是啄木鳥：它有又尖又硬的喙用於鑿樹洞，有長長的舌頭用於釣洞裡的蟲，有短短的腿、長長彎彎的爪子用於貼在樹幹上，又有堅固的尾羽支撐住直立的身體……怎樣解釋生物構造和行為的適應現象？達爾文認為這是進化論的中心問題，他對這個問題的回答是：自然選擇。
讓我們先來看看別的解釋為什麼不能成立。在達爾文之前，對生物適應性的解釋是自然神學的說教：那是上帝巧妙的設計。但是這個解釋有三大困難。第一， 現代科學已達成共識，科學研究不應該引進上帝之類無法驗證的超自然的概念。有這種概念可以解釋一切，還要費心去搞科學研究乾什麼？第二， 生物的許多適應現象並不完美，存在著很明顯的缺陷（見後），不像是智慧型設計的結果，更不用說是萬能的設計了。第三， 如果真的存在萬能的上帝，這本身就是一個具有高度適應性的有機體，我們仍然需要解釋這種適應性是怎么來的，這樣就陷入了循環論證。可見自然神學的說教在科學上和邏輯上都不成立。
在達爾文之前還有拉馬克用“用進廢退”來解釋生物的適應性。拉馬克主義的核心是後天獲得的性狀能夠遺傳。任何想要證明後天獲得性遺傳的實驗全都失敗了。上個世紀末魏斯曼提出種質論，從理論上宣告了後天獲得性遺傳的死刑。按照種質論，後天獲得性只能改變體質（體細胞），無法改變種質（生殖細胞），而只有種質才能遺傳。分子生物學創立以後，我們對生物遺傳的研究已達到了分子水平，其結果都表明後天獲得性不可能遺傳，因此現代的生物學家已極少還有相信拉馬克主義的。退一步說，即使後天獲得性能夠遺傳，“用進廢退”也無法完全解釋生物的適應性。比如說，拉馬克主義是這么解釋斑馬為什麼能夠跑得那么快的：因為古代的斑馬為了躲避獅子的追捕，要不斷地跑，腿步肌肉因此受到鍛鍊，變得越來越發達。發達肌肉的特性傳給了下一代，一代又一代傳下去，斑馬的腿部肌肉越來越發達，也就跑得越來越快。但是為什麼腿部肌肉受到鍛鍊就會變得越來越發達？它也可能因為經常使用而變得越來越弱。肌肉受到鍛鍊而變強，是因為存在著一個這樣的生理機制，而這本身就是一個適應現象；對這個生理機制的由來拉馬克主義沒有辦法回答，只能把它歸結於上帝的設計（我們在上面已說過這是不合理的），或者是自然選擇。可見，“用進廢退”說即使能被證實，最多也只能被當成自然選擇理論的一個補充。
在達爾文之後還有方向性突變說。比如說，它認為斑馬的腿部肌肉那么發達，是因為古代斑馬主管腿部肌肉的基因一直向讓肌肉變發達的方向突變，每一代都這么突變，就變得越來越發達了。分子生物學的研究表明所有的基因突變都是沒有方向性的，沒有任何機理能夠使基因向固定的方向突變。即使有一天我們發現了基因方向性突變的機理，這種機理的存在本身就是一個適應性現象，對它的由來，我們還是只能用自然選擇來解釋。
可見，自然選擇是目前已知的解釋生物適應性由來的唯一合理的理論。生物學界之外的人士往往有這么個疑問：自然選擇真地能夠解釋所有的適應現象嗎？象斑點蛾黑化這種簡單的適應性用自然選擇來解釋不難理解，但是象人眼這么複雜巧妙的器官，怎么能夠僅僅靠自然選擇形成呢？眼睛是由許多部分組成的，缺了視網膜不行，缺了晶狀體也不行，而且各個部分的位置都必須很精確，不同時滿足這些條件，眼睛就沒什麼用處，自然選擇怎么可能一下子造出這么完美的眼睛來？現代進化論的回答是：複雜的眼睛不是一步進化來的，而是在自然選擇的作用下，從最原始的眼睛開始，經過一系列的過渡形態，一步一步經過細小的修飾進化而來的。現存動物的眼睛並不是都象人眼這么複雜，有的只是在神經末端有一個感光細胞；有的是幾個感光細胞分布在一個杯狀的表面（可以用於判斷光的方向）；有的這個杯狀表面的開口收攏，成為一個可以聚光成象的針孔照相機；有的有了視網膜，膜上的感光細胞分化成了感覺運動的桿細胞和感覺顏色的錐細胞；有的杯裡面裝的不再是水，而是細胞液；有的杯裡面的細胞液被晶狀體代替了，表面上罩上了一層角膜……把這些形形色色的眼睛從簡單到複雜排列在一起，也就不難明白眼睛是怎么一步一步進化而來的。而這也告訴我們，“不完美”的眼睛，比如只有視網膜沒有晶狀體，也是可以存在的，也是有好處的，至少它要比沒有眼睛強：即使是高度近視也要比完全失明的好。 總之，現代進化論已經有了結論：儘管自然選擇不是進化的唯一動力（還有基因漂移等因素，參見第五章“分子進化”），但是卻是生物適應性的唯一合理解釋。自然選擇可以解釋所有的適應現象。
自然選擇在形成生物的適應性時，不是從無到有一蹴而就，而是一點一點地修飾、改造而來的，只是用舊瓶裝新酒；因此毫不奇怪，生物的適應性並不總是十全十美的，有的甚至有明顯的缺陷。導致適應性不完美的原因有很多種，有的是因為受到遺傳因素的限制，比如前面提到的鐮刀形紅細胞的例子，有正常紅細胞的不易抵抗瘧疾，對瘧疾抵抗力強的卻沒有正常紅細胞，總是沒法魚與熊掌同時兼得。有的是因為一種器官同時有幾種功能，必須做出一定的妥協，比如蛇類缺少一塊把鼻腔和口腔隔開的第二齶骨，它的口腔同時管吞食和呼吸，吃飯的時候就只好摒住呼吸，因此吃一頓飯往往要花好幾個小時。有的是由於歷史原因造成的，比如人的脊椎構造，並不完全適應直立行走，那是由於我們的祖先是四足行走的，脊椎已經先適應了四足行走了，只能為了直立行走儘量做點不完美的改造。
最後讓我們來看一個由於進化的時間差造成不完美適應的例子。植物結出果實，是為了吸引動物來吃，動物消化了果實，而把沒有消化的種子排泄出去，種子也就傳播開去了。在哥斯大黎加的熱帶森林裡，有一些植物的果實又大又硬，成熟以後掉到地上，有一些被刺鼠之類的小動物吃掉，但這些小動物跑不遠，吃完了也是直接把種子排在樹底下；大部分果實則在樹底下堆積，慢慢地爛掉了。就讓動物來傳播種子這一點來說，這些植物可謂極其失敗。為什麼會這樣呢？原來在從前，中美洲生活著許多大型草食性動物，比如猛獁象，它們以這類果實為食，並能把種子帶出很遠才排泄出去。這些植物大而硬的果實就是對這些大型草食動物的適應。但是在大約一萬年前，所有的這些大型草食性動物全都滅絕了，再也沒有別的動物能為它們傳播種子。一萬年在進化史上不過是一瞬間，這些植物還來不及讓自己適應中型或小型的草食性動物，於是便出現了這種有缺陷的適應現象。
