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进化总是向更高级的物种发展吗? 第1页

  

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哈哈哈哈 这是一个非常非常好的题目

不仅在国内有对evolution一词翻译形式的争论——进化or演化。

国外学者们也不甘寂寞,他们一直在争论的题目是这个样子 does evolution proceed toward increasing complexity——生物趋向于进化得更加复杂吗?这与题目中所提到的高级差不多。

作为生物学爱好者,进化论小白,简单表达一下我的看法

对于生命进化的研究不仅仅受制于人们目前对于生命起源具体路径的未知,也受到了中西方不同社会文化的影响。中文讲究精确表达,所内含的方向性是不一致的。而西方的宗教神学在21世纪依然可以从社会文化层面困扰着他们的生物学家,西方民众近年来搞的动物平权行动使得西方学者都很难将原始(primitive)和高级(advanced)这两个词汇应用到进化学研究中,他们现在用复杂性(complexity)来代替。

生物进化是以种群为单位的。个体在出生之前,遗传物质生成阶段就已经决定了它在生物进化中的地位,一如摩尔根的那只关键时刻抖擞精神的白色果蝇。所以本文的讨论都是至少建立在种群水平上的。

我们首先来看一下生命进化的原材料——基因突变

这种生殖期间遗传物质的错配为生命形式的不断发展奠定了基础。人类在上个世纪就学会了用紫外线照射青霉素菌株来筛选高产品种。于是从分子生物学层面来看生物进化的方向是无序的,更加偏向于演化。一般认为基因突变对个体的影响会发生三种类型的效果:1、变得复杂/有利,2、几乎不变,3、变得简单/有害。

在基因突变发生之后,在自然环境的压力下,会选择出能够适应当时地球环境的基因突变个体,从而使得这个种群得以延续。但是只有能够最高效适应当时环境的种群才能占据食物链的顶端。

当讲到自然选择的时候,这就会远远超出生物学的范围。就像我之前回答里提到的。月球的形成使得潮汐更加猛烈可能加速了植物的登陆。休伦冰期的证实让我们得知蓝细菌可能极速消耗了大气中的甲烷然后导致了地球史上最长的冰期。而在最近的一次灭绝事件(K-T灭绝)中,自然环境的剧变清空了恐龙的生态位,让哺乳类得以崛起。

自然环境处于稳态的时候。生物应对这个世界的方式多种多样,不过目前为止只有智人是依靠工具和对自然资源的重新排列组合来应对这个世界的,智人也取得了其它地球物种无可比拟的成就——登上其他星球。但智人只能代表食物链的最顶端,并不能脱离当前的生物地质环境存在,也不能代表所有生物。

我们来看一下一种几乎不会游泳的鱼类——翻车鲀。它基本上是靠洋流的作用漂来漂去,被袭击或者被冲到岸边也是非常常见的。

翻车鲀 来源:wikipedia

翻车鲀造型非常独特,十分不善于游泳。速度缓慢,很难逃过捕食者的猎杀。然而它却保持着一项鱼类的记录——单次产卵量最高,每次可以达到三亿颗。这保证了翻车鱼种群不至于轻易灭绝。

由于人类的社会文化,我们很难定义这种超强的繁殖能力是否属于高级或者复杂的范畴。

而在进化过程中很多生物应对这个世界是有相同的生理机制的。例如鱼类中的海马和哺乳类的袋鼠,它们都有一个类似育儿袋的生理结构来保护幼体发育。

这两种动物在分类学上天差地远,生活环境差异极大,生育机制也有显著差异。海马只是卵胎生而已,而袋鼠却是胎生的哺乳动物。然而它们却采用了相似的幼儿保育机制,目前也并没有证据表现出它们在进化上有直接联系。而它们明显能够分别在水陆两种环境下保持旺盛的种群,我们也没有具体的数据指标来评判它们两个中谁更高级一点,只能通过现有的种群分析发现它们真的是环境适应能力挺强的。

我也曾经在这个回答[1]中提及部分鱼类在进化过程中试图登陆的不成功案例,它们目前依旧生活得很好,种群兴旺,有的甚至远渡重洋在大洋彼岸以生态系统破坏者的身份出现。

我们很难定义物种是否高级,甚至在定义他们能否高效适应环境方面也存在着巨大的困难。因为生物与自然环境是相互作用的。这在休伦冰期中表现得淋漓尽致,大量光合细菌产生的游离氧气使得大气中甲烷减少进而使得温室效应减弱,导致了地球被冰封。光合细菌种群也因此遭遇了灭顶之灾。整个地球的生命地质进化史是一个非常混沌的系统,我们并不清楚是谁的翅膀多挥了一下而导致了不堪设想的后果。恐龙最终灭绝,生态位被哺乳动物取代;曾经占领全球的裸子植物也被被子植物击败。这可能都是拜K-T灭绝所赐。

这甚至附带着连累到了进化这个概念。因为最终胜出的种群会由环境的变迁决定。由于基因突变的无序性再加上自然环境变迁原因的未知,人们也越来越倾向于使用演化来代替进化。人们现在对地质变迁的原因怀疑对象非常多,最常见的天文学原因是行星撞地球,甚至NASA怀疑是一颗极超新星释放的伽马射线暴引起地球臭氧层破坏从而导致了奥陶纪-志留纪(O-S)灭绝事件。而在地质学中,火山喷发导致环境变迁和物种灭绝的理论永不缺席,偶尔还会有板块运动和岩石风化,最近坎菲尔德海洋理论也频频出镜。生态学者则坚持认为生物对于环境的影响一定会由量变引发质变,如光合细菌引发了休伦冰期,泥盆纪植物过速生长导致了卡鲁大冰期,被子植物的繁荣侵占了裸子植物的空间导致恐龙被饿死。

我只能说我们现在对地球生物地质进化史的研究还处于非常早期的阶段。我们可能对某些片段有了清晰的认知——例如鲸鱼是怎样重返海洋的。而对完整的生命进化路径我们依然在盲人摸象。

虽然化石证据表明越晚出现的生命越能够高效适应环境。如果把时间拉长,仅仅是看地球霸主地位的变迁我们可能会得出进化总是朝着更复杂的方向进展。如蓝细菌把地球交给鱼类,鱼类又把地球交给恐龙,最后恐龙灭绝哺乳类称霸全球。然而地球的生态系统构成是十分复杂的,霸主并不可能单独生存,需要一系列稳固的基础,例如光合生物产生氧气,低能量级生物提供养分。

我个人简单看法如下

在生物进化过程中,如果遭遇环境剧变,优势种群由于对环境的高度适应性大概率会迭代。一如6600万年前我们的哺乳类祖先体型非常小,还生活在蕨类植物下的巢穴中以躲避恐龙。而恐龙灭绝之后,哺乳类则称霸大陆和海洋。

从脊索动物的进化历程来看,泥盆纪在地质研究中被称为鱼类时代,那个时候鱼类主宰了海洋。也是因为泥盆纪晚期肉鳍鱼的登陆才有了现在的四足动物。科学院古脊椎所研究成果[2]如下图所示

鱼类进化图 来源:附注2

我们可以看到无颌类(圆口纲)的代表七鳃鳗和盲鳗穿越了几亿年,依然适应现在的自然环境。而在它们之前出现的头索动物文昌鱼现在也依然能在青岛和厦门见到。而由它们进化出的盾皮鱼纲和甲胄鱼纲却在泥盆纪灭绝。这很难说明哪种物种更高级。但是如果仅仅在鱼形动物中做比较,文昌鱼的咽鳃裂是用来滤食和呼吸的,而现生辐鳍鱼的鳃都是用来呼吸的。我想用原始和高级这种形容词来对比二者并没有什么大碍,这仅仅是对于某个器官的讨论。而一旦跨物种进行比较,西方社会则会以动物福利的名目进行阻拦,毕竟他们连活煮龙虾都不同意。

如果要再往前看,古细菌学者Shil DasSarma提出过一个叫做紫色地球[3]的假说,他认为在叶绿素出现之前存在一种叫做视黄醛的物质,能够吸收绿色光波所蕴含的大量能量,并反射红光和紫光,这使得海洋呈现出紫色。DasSarma据此认为盐杆菌(halobacteria)当时可能处于生态优势地位,吸收了大量蕴含更高能量的绿色光波,使得叶绿体植物只能使用能量密度更低的红蓝光波。

而支持这个假说的现象我们也经常在网络上看到,那就是粉色湖泊。

澳大利亚粉色湖泊 来源:wikipedia

当时的大气层中并没有臭氧层,盐杆菌可以形成一层盐质外表来阻挡紫外线并进行光合作用。

我们现在依然能在少数地方发现这些盐杆菌。已经被证明为古老生物的蓝细菌则非常常见,尤其是那些水体营养过剩的湖泊。

这也进一步说明生物的复杂程度(或者说高级程度)可能对于应对环境压力并没有决定性的作用,我们要关注的是繁殖能力和某些特殊性状。

现在的有氧地质环境是由于蓝细菌等光合细菌在水生态系统中占据了强势地位而引发的。大氧化事件会导致之前的很多厌氧生物灭绝,由于缺乏化石证据,我们几乎完全不了解那个时候到底发生了什么。不过大氧化事件的发生在26亿年前左右,而地球历史不太到46亿年。大氧化事件之前的生态系统是什么样子我们无从得知,这也就对生物进化这个概念缺乏了系统的了解。

最后总结一下

物种能够适应环境的性状才能被保留下来,物种留存与否完全是由自然环境决定。举一个极端点的例子,如果此时发生类似产生月球那样的大碰撞事件,估计只有细菌能存活。在这种级别的环境剧变面前,一切都是徒劳,只有适应环境的物种才能留存。目前为止只是由于在大氧化事件之后并没有经历强转折性的剧变才能维持各种进化枝的延续。

至于进化还是演化,这个在2009年的时候就引发过激烈辩论。我们不得不承认的是生物变异方向的确是不确定的,而自然环境的变迁方向也不可预测,我们完全可以用演化来表达。但是同时我们也不能否认人比水母对于现生环境要适应的多,能高效地占用更多的自然资源,这在生态学上一定是会被称作优势物种的。目前为止人类是自大氧化事件之后集成了最多优势性状的动物。如果自然环境不发生强烈改变,我们还是会占据食物链顶端。

我个人倾向于以下这种表述

在基础地质要素(如水、阳光、地磁场、大气环境等)不发生根本改变的情况下,生物和地质环境相互作用,二者都可以产生方向性不确定的变化(进化/演化),在一段地质稳定期内生物会产生逐步高度依赖当前地质环境的变化趋势,直至地质环境被破坏造成部分物种灭绝。之后二者在相互适应的过程中继续发生方向不确定的变化,直至达成新的地质稳定期或者地球毁灭。

参考

  1. ^有哪些进化树点偏的动物? https://www.zhihu.com/question/34637684/answer/944340129
  2. ^3D morphological data of Pauropetalichthys magnoculus from the Early Devonian of Qujing, Yunnan, China http://www.csdata.org/en/p/164/
  3. ^ https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Extremophiles_and_Extraterrestrial_Life

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很直观…

灵玉看诸葛青的战斗,他懂,要想打,就必须占吉位,不然没得打,而诸葛青不会让他那么容易占上吉位,所以灵玉也挺头疼的,但灵玉也有北境苍潭,全图aoe,所以也有优势,灵玉和青是一个档次的…


而王也呢?直接告诉灵玉,你随便占,我即是吉凶,我即是天道,四盘随我拨…


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给罗天大醮分个档次…

王也独一档…

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楚岚贾正亮风沙燕第三挡…

唐文龙玲珑云第四挡…

挂马仙的咱不算,宝宝手动挡…


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