我們是否需要一種新的進化論?
來源:利維坦
發(fā)布時間:2022-08-22
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? The Guardian

利維坦按:

當一種解釋不適用于當下情況,要么是這套解釋錯了,要么是這套解釋不完備,也就是說有其他未知的原因促成這般局面。正因如此,很多科學家們一直在尋找“大一統(tǒng)理論”,就像愛因斯坦在晚年所做的那樣。物理學如此,化學如此,生物學亦如此。達爾文所提出的進化論自面世以來就一直受到質(zhì)疑,有人說它錯了,有人說它不完備。其背后自然是希望找到一套能夠盡可能解釋所有生物學現(xiàn)象的理論——所以,如果它錯了,究竟錯在哪了?

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雖然聽起來很奇怪,但關(guān)于地球上生命進化的一些最基本的問題——例如眼睛是如何形成的,科學家們?nèi)匀灰粺o所知。關(guān)于人類是如何擁有這樣一對極其復雜的器官,通常的解釋都是自然選擇理論。

你或許還記得學校生物課上教的東西。如果一個視力差的物種碰巧因為隨機突變而繁衍出視力稍好一些的后代,那么這個進步會給它們更多的生存機會。存活時間越長,它們繁衍后代的幾率就越大,也越有可能將優(yōu)勢基因遺傳給下一代。

同樣地,再下一代的視力也有可能更好一些,繁殖幾率也更大。如此一代一代地發(fā)展下去,在漫長的時間里,這些微小的優(yōu)勢基因不斷疊加,最終,幾億年后,這個物種就會變得和人、貓或者貓頭鷹一樣視力敏銳。

這就是各大教科書和科普暢銷書中常見的進化基本原理。但是,越來越多的科學家質(zhì)疑,這種說法完全是謬誤和誤導。

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? Pinterest

首先,這一說法忽略了進化的起源,認為感光細胞,晶狀體和虹膜是天然存在的,而沒有解釋它們從何而來。同時(傳統(tǒng)進化理論)也沒有解釋清楚這些脆弱且不堪一擊的部分是如何結(jié)合在一起形成一個單一器官的。并且,不光是眼睛,其他傳統(tǒng)理論也遭到質(zhì)疑。

印第安納大學(Indiana University)生物學家阿明·莫切克(Armin Moczek)表示,“第一只眼睛,第一只翅膀,第一個胎盤,都是怎么形成的?解釋這些問題是進化生物學的基本動力,但目前我們尚未有令人信服的答案。傳統(tǒng)理論認為,進化是通過每一次意外的進步逐步改變,這種解釋已經(jīng)不再成立。”

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? Medium

有一些核心的進化原則沒有遭到科學家嚴厲質(zhì)疑。比如,他們一致認為,自然選擇,突變和隨機因素起到了作用。但這些過程到底如何相互作用,是否還有其他的作用因素?這些問題成為了討論的焦點。耶魯大學生物學家甘特·瓦格納(Günter Wagner)告訴我說, “如果我們不能用現(xiàn)有工具解釋這些問題,我們就必須另尋方法?!?/p>

2014年,八位科學家就這點在權(quán)威雜志《自然》(Nature)上發(fā)表了一篇文章,并提問“我們需要重新思考進化論嗎?”他們的回答是:“是的,而且迫切需要!”

這八位科學家都來自前沿科學領(lǐng)域,比如,生物如何改變所在環(huán)境從而減少自然選擇的普遍壓力(類似于海貍建水壩),還有,人體DNA的化學修飾可以遺傳給下一代這類最新研究。他們呼吁革新進化理論,從而為其他前沿科學領(lǐng)域的研究提供支持。他們稱這種新理論框架為擴展進化綜論(the Extended Evolutionary Synthesis,EES)——一個平平無奇的名字,但對許多同行來說,他們的提議極具煽動性。

(www.nature.com/articles/514161a)

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? Utah Public Radio

2015年,英國皇家學會同意舉辦“進化論新風向(New Trends in Evolution)”會議,文章的八位作者和一批杰出的科學家將在會上發(fā)言。一位組織者稱,此次會議的目的是討論“新的解釋,新的問題,以及一個全新的生物學因果結(jié)構(gòu)”。

但當會議宣布后,英國皇家學會的23位成員向時任主席、諾貝爾獎得主保羅·納斯爵士(Sir Paul Nurse)遞交了聯(lián)名抗議書。據(jù)一位簽名者所說,“學會召開會議的舉動讓我們覺得很丟臉,因為這會讓公眾認為這些(新)思想是學術(shù)主流?!?納斯對于這樣的反應表示驚訝,他說:“他們認為我太過相信新觀點了。但討論問題并沒有壞處。”

會議邀請了傳統(tǒng)的進化理論家,但鮮有人出席。2008年進化生物學最高榮譽達爾文-華萊士獎章得主尼克·巴頓(Nick Barton)告訴我,他“決定不去,因為這會給這項奇怪的事業(yè)造勢”。愛丁堡大學(University of Edinburgh)頗具影響力的生物學家布賴恩·查爾斯沃思(Brian Charlesworth)和黛博拉·查爾斯沃思(Deborah Charlesworth)告訴我說,他們之所以沒有參加,是因為覺得這個理論的前提“令人惱火”。

進化理論家杰里·科因(Jerry Coyne)后來寫到,提出EES的科學家們實際上借“革命者”之名推進自己的事業(yè)。一份2017年的論文甚至指出,EES背后的一些理論家實際上體現(xiàn)了科學界“愈演愈烈的后真相趨勢”。一位科學家表示,針對EES科學家的人身攻擊和隱射“不堪入目”,“令人震驚”。但即便如此,他也對EES持懷疑態(tài)度。

(link.springer.com/article/10.1007/s12041-017-0787-6)

為何會出現(xiàn)如此強烈的反駁?一方面,這是一場關(guān)乎進化論命運的思想戰(zhàn)爭,現(xiàn)代社會的形成很大程度上依賴于這一偉大理論。另一方面,這也是一場關(guān)乎專業(yè)認可和地位的斗爭——誰來決定什么是這個學科的核心,什么是次要的。

馬里蘭州IBBR研究院的進化理論家阿林·斯托爾茨福斯(Arlin Stoltzfus)表示:“問題的關(guān)鍵在于,誰將掌握書寫生物學宏大敘事的主導權(quán)?!绷硗膺€有一個更深層次的問題:當前這個生物學的偉大理論敘事是否是一場童話,最終是否需要放棄?

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在當前有關(guān)進化的爭論背后藏著一個破碎的夢。20世紀早期,許多生物學家渴望找到一種統(tǒng)一的理論,能夠讓生物學和物理學以及化學一樣,成為把世界分解為一套基本規(guī)則的樸素且機械的科學學科。

他們擔心,如果沒有統(tǒng)一的理論,生物學仍將被切割為從動物學到生物化學等諸多難以解決的子領(lǐng)域,回答這些領(lǐng)域中的任何問題都可能需要許多彼此不和的專家各抒己見,最終導致爭論不休。

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? Phys.org

從今天觀點來看,我們很容易得出,達爾文的進化論——一種簡單巧妙的理論,解釋了自然選擇這一種因素如何塑造了整個地球上生命的發(fā)展——將扮演偉大的統(tǒng)一者的角色。但是,在20世紀初,也就是《物種起源》出版40年,達爾文去世20年后,他的思想開始衰落。當時出現(xiàn)了題為《達爾文主義的窮途末路》(The Death-bed of Darwinism)等科學作品。

科學家們并非失去了對進化論的興趣,只是許多人認為達爾文對進化論的敘述不盡人意。其中一個主要問題是,它缺少對遺傳的解釋。達爾文觀察發(fā)現(xiàn),隨著時間的推移,生物似乎會發(fā)生變化以更好地適應環(huán)境。但他不理解這些微小的變化是如何代代相傳的。

達爾文曾寫道:“自然從不飛躍。”突變論者對此表示異議。

20世紀初,對天主教會修士和現(xiàn)代遺傳學之父格雷戈爾·孟德爾(Gregor Mendel,1822-1884)發(fā)現(xiàn)的重新研究給上述問題帶來了答案。致力于遺傳學新領(lǐng)域的科學家發(fā)現(xiàn)了控制遺傳奧秘的規(guī)律。但這不是對達爾文理論的驗證,反而使其復雜化了。

繁殖似乎以令人驚訝的方式重組了基因,這些神秘的遺傳物質(zhì)決定了我們最終看到的生理特征。舉個例子,外祖父的紅頭發(fā)沒有遺傳給兒子,反而遺傳給了孫女。當微小的變異甚至不能連續(xù)出現(xiàn)在每一代人身上時,自然選擇是如何發(fā)揮作用的呢?

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? Nautilus Magazine

對于達爾文主義者來說,更大的威脅是20世紀10年代出現(xiàn)的“突變論者”。這一派遺傳學家中的著名代表人物是托馬斯·亨特·摩爾根(Thomas Hunt Morgan),他證明,在培育數(shù)百萬只果蠅的過程中,將其食物用放射性鐳進行標記,就可以讓果蠅產(chǎn)生突變性狀,比如出現(xiàn)新的眼睛顏色或長出額外的肢體。這些變化并非達爾文理論所提出的隨機的、微小的變化,而是突然的、巨大的變化。

事實證明,這些突變是可遺傳的。突變論者認為他們發(fā)現(xiàn)了生命真正的創(chuàng)造力。無疑,自然選擇幫助排除了不合適的變化,但它只是在華麗的突變詩歌上做著單調(diào)的編輯。達爾文曾寫道:“自然從不飛躍。”突變論者對此表示異議。

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托馬斯·亨特·摩爾根(1866-1945),美國遺傳學家、現(xiàn)代遺傳學之父。他在對黑腹果蠅遺傳突變的研究中,首次確認了染色體是基因的載體,還找出了多個突變基因在染色體上的分布位置,因此獲1933年諾貝爾生理醫(yī)學獎。此外,他還發(fā)現(xiàn)了遺傳連鎖定律。? Linda Hall Library

關(guān)于進化論的爭論有神學上的分歧。這關(guān)系到支配萬物的力量。尤其對于達爾文主義者來說,他們的理論要么被全部保留,要么被全部推翻。達爾文在《物種起源》中寫到,如果有除了自然選擇之外的另一種力量也能解釋生物之間的差異,那么他的整個生命理論將“徹底崩潰”。

如果突變論者是正確的,科學家就必須深入研究突變的邏輯,而不是相信單一的力量可以控制所有生物變化。他們需要研究突變對于腿部和肺部的作用是否不同?青蛙的突變與貓頭鷹或者大象的突變是否有差異?

1920年,哲學家約瑟夫·亨利·伍格(Joseph Henry Woodger)寫到,生物學遭遇了“分裂和分歧”,而這是“化學等統(tǒng)一的學科不會見到的”。他注意到,有分歧的群體之間經(jīng)常出現(xiàn)爭執(zhí),并且愈演愈烈。生命科學將變得越來越支離破碎,尋找共同語言的可能性趨向于零,這似乎是不可避免的。

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就在達爾文主義似乎要被塵封之時,統(tǒng)計學家和動物育種學家這一對奇妙的組合出現(xiàn)了,為它重新注入生機。20世紀二三十年代,在不同地方各自工作,卻保持著偶爾聯(lián)系的英國科學統(tǒng)計之父羅納德·費希爾(Ronald Fisher)和美國遺傳學家休沃爾·賴特(Sewall Wright)等思想家提出了一個修正的進化理論。

該理論闡釋了自達爾文去世以來的科學進步,但仍然試圖用一些簡單的規(guī)則解釋所有生命的奧秘。1942年,英國生物學家朱利安·赫胥黎(Julian Huxley)給這一理論命名為“現(xiàn)代綜論”(the modern synthesis)。80年過去了,它仍然是進化生物學的基本框架,每年出現(xiàn)在數(shù)百萬小學生和大學生的課本之中。研究現(xiàn)代綜論的生物學家被認為是“主流”,否則就是“非主流”的。

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英國生物學家朱利安·赫胥黎(1887-1975)在學會上發(fā)表演講。? Felix Man/Getty Images

“現(xiàn)代綜論”其實并非兩個領(lǐng)域的綜合,而是一個領(lǐng)域?qū)α硪粋€領(lǐng)域的驗證。通過建立動物種群的統(tǒng)計模型以解釋基因和突變的規(guī)律,現(xiàn)代綜論學家表明,在很長一段時間內(nèi),自然選擇仍然像達爾文預測的那樣發(fā)揮作用,并仍是起主導作用。但如果把時間拉到很長,突變實際上很少見,影響甚微,而遺傳規(guī)律也不會影響自然選擇的整體作用。慢慢地,優(yōu)勢基因會保留下來,其他沒有優(yōu)勢的基因則會消失。

現(xiàn)代綜論的支持者并未鉆牛角尖于龐雜世界中單個生物及其所處的特定環(huán)境,相反,他們從群體遺傳學的高度進行觀察。對他們而言,生命說到底不過是一連串基因在漫長的進化過程中生死存亡的故事。

現(xiàn)代綜論出現(xiàn)得恰逢其時。除了科學解釋效力外,還有兩個更偏歷史學的、或者是社會學的原因。首先,綜論的數(shù)學嚴謹性令人印象深刻,且在生物學中是前所未有的。正如歷史學家貝蒂·斯莫科維蒂斯(Betty Smocovitis)所指出的那樣,這種嚴謹性使得該領(lǐng)域更加接近于類似物理學的“范例科學”。同時,在科學統(tǒng)一的啟蒙計劃風靡一時之際,它有望統(tǒng)一整個生命科學。

1946年,生物學家恩斯特·邁爾(Ernst Mayr)和喬治·蓋洛德·辛普森(George Gaylord Simpson)創(chuàng)辦了進化研究協(xié)會(Society for the Study of Evolution),該專業(yè)協(xié)會擁有自己的期刊,辛普森認為協(xié)會將在“進化研究的共同基礎(chǔ)上”匯總生物學的各個子領(lǐng)域。他后來認為,一切皆有可能,因為“我們似乎終于擁有了一種統(tǒng)一的理論……能夠應對生命研究歷史上所有經(jīng)典問題,并且能夠為每一個問題提供因果關(guān)系的解決方案”。

(www.jstor.org/stable/4331311)

(link.springer.com/article/10.1007/s10739-019-09569-2)

此時,生物學已經(jīng)上升為一門主流科學。相關(guān)院系在大學里紛紛成立,資金源源不斷流入,數(shù)千名新獲得認證的科學家得到激動人心的發(fā)現(xiàn)。1944年,加拿大裔美國籍生物學家奧斯瓦爾德·艾弗里(Oswald Avery)和同事證明了DNA是基因和遺傳的物理物質(zhì)。1953年,詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)通過大量研究羅莎琳·富蘭克林(Rosalind Franklin)和美國化學家萊納斯·鮑林(Linus Pauling)的工作成果,繪制出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)圖。

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1953年,詹姆斯·沃森(左)和弗朗西斯·克里克在卡文迪許實驗室(Cavendish Laboratory)的DNA模型前。? Cavendish Laboratory

信息積累的速度如此之快,以至于沒有一個科學家能夠完全消化,但現(xiàn)代綜論的穩(wěn)定節(jié)奏貫穿始終。該理論指出,歸根到底,基因塑造了一切,且自然選擇會審視生命的每一點優(yōu)勢。無論是池塘中茂密生長的海藻,還是孔雀的交配儀式,都可以被理解為自然選擇在基因上作用的結(jié)果。生命世界似乎突然又變得簡單起來。

到了1959年,芝加哥大學(University of Chicago)舉行了慶?!段锓N起源》出版100周年的會議,現(xiàn)代綜論家們春風得意,會場座無虛席,全國各大報紙爭相報道(伊麗莎白女王也受到了邀請,但致歉說不能到場)。赫胥黎得意地表示,“這是開天辟地的頭一次。在公開場合坦率承認現(xiàn)實的所有方面都有賴于進化。”

然而很快,現(xiàn)代綜論就受到了其所幫助建立的各個部門科學家的攻擊。

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從一開始,反對者就一直存在。

1959年,發(fā)育生物學家CH·沃丁頓(CH Waddington)發(fā)出哀嘆,稱現(xiàn)代綜論導致有價值的理論被邊緣化,它支持“極端的簡化,這容易導致我們對進化過程產(chǎn)生錯誤的印象”。私下里他抱怨稱,任何居于新進化“黨派線路”之外的人都被看作不支持現(xiàn)代綜論的人,都要遭到排斥。

隨后,一系列重大新發(fā)現(xiàn)對該理論的基礎(chǔ)提出質(zhì)疑。這些發(fā)現(xiàn)始于上世紀60年代末,由分子生物學家提出。質(zhì)疑稱,現(xiàn)代綜論家們就好似通過望遠鏡觀察生命,研究的是在很長一段時間內(nèi)大量種群整體的進化。而分子生物學家則是通過顯微鏡觀察生命,聚焦于單個分子。他們發(fā)現(xiàn),自然選擇并不像人們認為的那樣是主導一切的力量。

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? Maria Nguyen/Quanta Magazine

他們發(fā)現(xiàn)我們細胞中的分子以及當中的基因序列是在以非??斓乃俣冗M行突變。這點出乎意料,但并非一定會對主流進化論產(chǎn)生威脅。

根據(jù)現(xiàn)代綜論,即使突變時常發(fā)生,隨著時間的推移,自然選擇依舊是變化的主要原因,保留有用突變,去除無用突變。但事實并非如此。基因不斷變化(也就是進化),但自然選擇并未發(fā)生作用。一些基因變化純粹是通過偶然保存下來,自然選擇在此期間似乎陷入“沉睡”。

進化生物學家為此大為震驚。1973年,大衛(wèi)·愛登堡(David Attenborough)主持了一部英國廣播公司(BBC)的紀錄片,其中包括了對一位著名現(xiàn)代綜論家狄奧多西·多布贊斯基(Theodosius Dobzhansky)的采訪。后者顯然對一些科學家提出的“非達爾文進化論”感到心煩意亂。

他說:“如果真是這樣的話,進化就變得沒有意義了,也不會有任何發(fā)展。這不光是專家的抱怨。對于每一個尋找生存意義的人來說,自然選擇進化是有意義的。”

曾經(jīng),基督教徒批評達爾文理論讓生命變得沒有意義,現(xiàn)在,達爾文理論者也向反對達爾文的科學家發(fā)出同樣的批評。

其他對進化論主流觀點的抨擊接踵而至。頗具影響力的古生物學家斯蒂芬·杰伊·古爾德(Stephen Jay Gould)和奈爾斯·埃爾德雷奇(Niles Eldredge)認為,化石記錄表明,進化經(jīng)常是在短時間內(nèi)集中爆發(fā),不一定是緩慢且循序漸進的。

(www.jstor.org/stable/2400177)

其他生物學家發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代綜論和他們的工作幾乎沒有關(guān)聯(lián)。隨著對生命的研究越來越復雜,一個基于在不同環(huán)境中哪種基因會被選擇的理論開始顯得無關(guān)緊要。它無法幫助回答海洋中是如何出現(xiàn)生命的,或者像胎盤這樣的復雜器官是如何發(fā)育的問題。

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? House Of Solutions

耶魯大學發(fā)育生物學家甘特·瓦格納(Günter Wagner)說,用現(xiàn)代綜論來解釋后者,就“好像用熱力學來解釋大腦是如何工作的”。(熱力學定律解釋了能量如何是傳遞的,它確實被用于大腦研究中,不過要是想知道記憶是如何形成的,或者我們?yōu)楹螘星楦畜w驗,這一定律并無用武之地。)

正如人們擔心的那樣,生物學出現(xiàn)了分裂。1970年代,許多大學的分子生物學家從生物系中剝離出來,成立了自己的院系和期刊。其他子領(lǐng)域的一些學科,比如古生物學和發(fā)育生物學,也逐漸分離出去。然而最大的領(lǐng)域,即主流進化生物學,仍然和以前一樣。

現(xiàn)代綜論的擁護者——他們在當時占據(jù)了大學生物系的主導地位——為了避免破壞穩(wěn)定,他們可能的處理方式是承認這些過程只是偶爾會發(fā)生(潛臺詞:很少),且只對一些專家(潛臺詞:不清楚具體是哪些專家)有意義,但不會從根本上改變從現(xiàn)代綜論傳承下來的對生物學的基本理解(潛臺詞:不用擔心,我們不會改的)。簡而言之,他們認為新發(fā)現(xiàn)不過是一些奇聞趣事,并不予理會。

進化理論家道格拉斯·福圖馬(Douglas Futuyma)在2017年一篇捍衛(wèi)主流觀點的論文中寫到,如今,現(xiàn)代綜論“在做了必要的修改后仍然是現(xiàn)代進化生物學的核心”。改良后的現(xiàn)代綜論允許突變和隨機概率的存在,但仍將進化視為基因在大量種群中生存的故事。或許,與該理論在50年代的輝煌時期相比,最大的變化是它最具野心的主張——只要理解基因和自然選擇,我們就能理解地球上所有生命——已經(jīng)被拋棄,或者說帶有警告和例外。

(royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsfs.2016.0145)

這種轉(zhuǎn)變發(fā)生得悄無聲息。該理論的一些思想仍然深深根植于該領(lǐng)域,但它的失敗和分裂并未出現(xiàn)正式的反噬。在批評者看來,現(xiàn)代綜論的地位就如同背棄競選承諾的總統(tǒng)——它未能讓整個聯(lián)盟滿意,盡管已經(jīng)威望不再,但仍然穩(wěn)居高堂,手握大權(quán)。

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? Fact Retriever

布賴恩·查爾斯沃斯和黛博拉·查爾斯沃斯被許多人認為是現(xiàn)代綜論傳統(tǒng)的大祭司。他們是杰出的思想家,寫了大量關(guān)于新理論在進化生物學中地位的文章,并且認為不需要做任何激進的修正。有人認為他們過于保守,但他們堅持說自己不過是小心謹慎,避免廢除一個經(jīng)過驗證的框架,反而支持缺乏證據(jù)的理論。他們感興趣的是進化的基本真理,而不是解釋進化的每一種不同的結(jié)果。

布賴恩·查爾斯沃斯告訴我:“我們不是為了解釋大象為什么有長鼻子,或者駱駝為什么有駝峰,如果這樣的解釋存在的話。”他說,相反,進化論應該是普遍適用的,應該專注適用于所有生命進化規(guī)律的少數(shù)因素。黛博拉說:“人們很容易糾結(jié)‘為什么你不能解釋某個特定的系統(tǒng)是怎么工作的’。但其實我們不需要知道?!边@不是因為這些例外情況不有趣,它們只是沒那么重要。

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科學家凱文·拉蘭德(Kevin Laland)是備受爭議的皇家學會會議的組織者,他認為是時候讓那些被忽視的進化論子領(lǐng)域的支持者聯(lián)合起來了。拉蘭德和其他EES支持者呼吁用一個新方法思考進化——不是以尋找最簡單的或普遍的解釋為出發(fā)點,而是以尋找最能解釋生物學主要問題的方法組合為出發(fā)點。最終,他們希望自己所研究的子領(lǐng)域,比如可塑性、演化發(fā)育、表觀遺傳學以及文化演化等,不僅得到承認,而且被納入生物學的經(jīng)典。

這群人中也有一些煽動者。遺傳學家伊娃·雅布隆卡(Eva Jablonka)宣稱自己是新拉馬克主義者,這一名稱取自19世紀生物學家讓-巴蒂斯特·拉馬克(Jean-Baptiste Lamarck),他是在達爾文之前的遺傳思想的普及者,在科學界中飽受詬病。與此同時,生理學家丹尼斯·諾布(Denis Noble)呼吁對傳統(tǒng)的進化理論進行一場“革命”。但是,作為該運動中許多論文的主要作者,拉蘭德堅持認為,他們只想擴展當前進化論的定義。他們是改革者,不是革命者。

EES基于一個簡單的主張:在過去幾十年里,我們發(fā)現(xiàn)了自然世界的非凡事物,它們應該在生物學的核心理論中有一席之地。在這些新領(lǐng)域中最令人著迷的一個就是可塑性,它表明一些生物具有更快更徹底地適應環(huán)境的潛力,遠超人們曾經(jīng)的想象??伤苄缘南嚓P(guān)描述令人吃驚,讓人想起可能在漫畫書和科幻電影中才會出現(xiàn)的那種瘋狂變異。

渥太華大學(University of Ottawa)的動物學家艾米麗·斯坦登(Emily Standen)致力于研究金恐龍,即塞內(nèi)加爾多鰭魚。這種魚不僅有腮,還有原始的肺。她說,普通的金恐龍可以在水面呼吸,但“更喜歡”生活在水下。而當斯坦登將在水下生活了幾周的小金恐龍拿到陸地上養(yǎng)殖后,它們的身體立馬開始發(fā)生變化。它們鰭上的骨頭變長變尖,關(guān)節(jié)窩變得更寬,肌肉更大,能夠幫助它們在干燥的陸地上拖行。它們的脖子更加柔軟,原始肺擴大,其他的器官也相應變化。它們完全變成了另一種樣子。

(www.nature.com/articles/nature.2014.15778)

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動物學家艾米麗·斯坦登發(fā)現(xiàn),小金恐龍拿到陸地上養(yǎng)殖后,其身體很快就發(fā)生了變化。? blickwinkel/Alamy/Central Florida Aquarium Society

斯坦登告訴我:“它們就好像是化石記錄中看到的,位于海洋和陸地之間的過渡物種?!备鶕?jù)傳統(tǒng)的進化論,這種改變需要數(shù)百萬年。但ESS的支持者阿明·莫切克(Armin Moczek)說,金恐龍“只進化了一代就能適應在陸地上生活”。他聽起來頗為這些魚兒們驕傲。

莫切克的研究領(lǐng)域是另一種可塑性極強的物種:蜣螂??紤]到未來的氣候變化,他和同事們測試了蜣螂對不同溫度的反應。在寒冷的天氣下,蜣螂難以起飛,但研究人員發(fā)現(xiàn),它們會長出更大的翅膀來適應寒冷環(huán)境。

(www.science.org/doi/full/10.1126/science.aaw2980)

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? Armin Moczek

這些觀察結(jié)果的關(guān)鍵之處在于,此類突然的變化都來自同樣的潛在基因。這樣的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了進化的傳統(tǒng)理解。蜣螂的基因并不是一代一代慢慢進化的,相反,在早期發(fā)展過程中,它具有以不同方式生長的潛力,使其能夠在不同的環(huán)境中生存。

北卡羅來納大學教堂山分校的大衛(wèi)·芬尼格(David Pfennig)說:“我們相信這種現(xiàn)象在所有物種中都是普遍存在的?!彼难芯繉ο笫卿z足蟾,一種火柴盒玩具車大小的兩棲動物。鋤足蟾是雜食動物,但如果只喂它們?nèi)?,它們就會長出更大的牙齒,更有力的下顎以及更堅韌、更復雜的腸道。突然之間,它們就變成了強大的肉食動物,以堅硬的甲殼類動物,甚至是其他蝌蚪為食。

(www.science.org/content/article/cannibalistic-tadpoles-and-matricidal-worms-point-powerful-new-helper-evolution)

可塑性并沒有否定通過選擇微小變化而循序進化的觀點,但提供了另一種自成邏輯的進化系統(tǒng)。對于一些研究人員來說,這可能就是生物學中新奇事物出現(xiàn)的原因,比如第一只眼睛,第一只翅膀等。芬尼格說:“可塑性可能是激發(fā)生物體形成一種新特征的基本形式?!?/p>

可塑性在發(fā)育生物學(Developmental biology)中被廣泛接受。它由開創(chuàng)性理論家瑪麗·簡·韋斯特·埃伯哈德(Mary Jane West-Eberhard)提出,是20世紀初一種核心的進化理論。然而,對于許多其他領(lǐng)域的生物學家來說,這幾乎是未知的。大學新生不太可能接觸到它,科普作品中也很少見到。

生物學中類似的理論隨處可見。EES的其他新穎理論包括外基因遺傳,即表觀遺傳學。這種觀點認為,父母經(jīng)歷的一些事情,比如精神創(chuàng)傷或疾病,會導致小的化學分子附著在他們的DNA上,并遺傳到孩子身上。這一理論已經(jīng)在一些動物身上被驗證,且可以在多代間實現(xiàn)遺傳,但當有人建議用它來解釋人類代際創(chuàng)傷時,爭議便出現(xiàn)了。

(www.scientificamerican.com/article/how-parents-rsquo-trauma-leaves-biological-traces-in-children/)

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表觀遺傳機制示意圖。? Novus Biologicals

還有的EES支持者研究文化等事物的遺傳,包括海豚群體在發(fā)展過程中相互傳授新的捕獵技術(shù),以及動物腸道或植物根部的有益微生物群——它們就像工具一般,受到照顧并被代代相傳。在上述兩個例子下,研究人員認為,這些因素可能會對進化產(chǎn)生足夠的影響,以確保發(fā)揮更核心的作用。一些觀點曾短暫流行過,但仍然存在爭議。其他則已坐了幾十年冷板凳,只流傳于一小群專家圈子中。就像在20世紀初那樣,這一領(lǐng)域被分為數(shù)百個子領(lǐng)域,且彼此之間互不相聞。

(www.science.org/content/article/why-dolphins-wear-sponges)

對EES團體來說,這是一個亟需解決的問題,唯一的方法是找到一個更加寬泛的統(tǒng)一理論。這些科學家熱衷于擴大他們的研究,收集數(shù)據(jù)來反駁懷疑者。但他們也意識到,僅僅把結(jié)果記錄在文獻中還不夠。維也納大學理論生物學系主任,同時也是EES的主要支持者蓋德·B穆勒(Gerd B Müller)說:“現(xiàn)代綜論的某些內(nèi)容已經(jīng)根深蒂固,無論是在整個科學界,在資助網(wǎng)絡、身份地位或是教職(分配)中都是如此。這是一個完整的行業(yè)?!?/p>

現(xiàn)代綜論的影響力巨大,因此,即便它的觀點是完全錯誤的,也花了長達半個世紀的時間來糾正。突變論者被完全掩蓋了,雖然數(shù)十年中不斷證明突變實際上是進化的關(guān)鍵部分,他們的觀點仍然受到懷疑。直到1990年,一本極具影響力的大學進化論教材還聲稱“突變的作用并沒有直接的意義”——在當時或現(xiàn)在,很少有科學家真正相信這一點。要知道,理論的戰(zhàn)爭不是光靠理論取勝。

紐約州立大學石溪分校(Stony Brook University)前進化學系教授馬西莫·匹格里奇(Massimo Pigliucci)解釋道,要讓生物學脫離現(xiàn)代綜論的遺留問題,需要有一系列的策略來引起大動作:“要說服別人、要有接受這些觀點的學生、要拉資助,還要設(shè)立教授職位?!蹦悴粌H需要雄心壯志,還需要足智多謀。

2017年一場會議上與匹格里奇的問答環(huán)節(jié)中,一位觀眾稱,EES支持者與保守派生物學家之間的分歧有時更像一場文化之爭,而非科學分歧。根據(jù)一名與會者說,“匹格里奇回答的大概意思是:‘是的,這是一場文化之爭,并且我們會贏,’現(xiàn)場一半人爆發(fā)出歡呼聲?!?/p>

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然而,對一些科學家來說,傳統(tǒng)主義者和擴展綜論之間的爭論是無意義的。他們說,這不僅不能幫助理解現(xiàn)代生物學,而且沒有必要。過去10年里,有影響力的生物化學家福特·杜立特(Ford Doolittle)發(fā)表了許多文章,駁斥生命科學需要編纂成典的想法。他告訴我說:“我們不需要什么該死的新綜論,甚至不需要舊綜論。”

(journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008166)

杜立特和其他類似想法的科學家的訴求更加激進:徹底拋棄偉大的理論。他們認為尋找統(tǒng)一理論的做法是中世紀,甚至是現(xiàn)代主義者的自負,在科學的后現(xiàn)代時期沒有立足之地。

杜立特表示,認為存在一種進化論統(tǒng)一理論的想法是“20世紀時生物學發(fā)展的人工產(chǎn)物,在當時或許有用,但時過境遷,現(xiàn)在已經(jīng)沒用了”。對待達爾文的正確方法不是全盤接受他的思想,而是站在他的肩膀上,用全新的方式解釋現(xiàn)在的生命形式是如何從過去演變來的。

(biologydirect.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13062-017-0194-1)

杜立特和他的盟友,如計算生物學家阿林·斯托爾茨弗斯(Arlin Stoltzfus),與那些從上世紀60年代末開始挑戰(zhàn)現(xiàn)代綜論的科學家一脈相承,彼時科學家們強調(diào)隨機性和突變的重要性。杜立特等人的觀點被稱為中性進化(neutral evolution),亞利桑那大學(University of Arizona)的遺傳學家邁克爾·林奇(Michael Lynch)目前是這一觀點的超級明星。

(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10441669/)

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遺傳學家邁克爾·林奇。? Arizona State University

在談話中,林奇總是輕聲細語,但一寫起文獻來,就變得橫眉冷對。2007年時他寫道,“對于絕大多數(shù)生物學家來說,進化不過是自然選擇,這種盲目的接受導致了許多草率的思考,這可能是為什么進化被社會上的許多人視為一門軟科學的主要原因?!保制嬉膊幌矚gEES。要他來說,生物學應該比現(xiàn)代綜論所描述的更簡化。)

在過去的20年里,林奇證明了我們細胞中許多復雜的DNA組織方式可能是隨機發(fā)生的。他認為,自然選擇塑造了生物世界,但一種無形且大規(guī)模的“遺傳漂變”也有影響,它可以不時地從無序中發(fā)展出有序。當我和林奇交談時,他說他將繼續(xù)把他的工作擴展到盡可能多的生物學領(lǐng)域,他會繼續(xù)觀察細胞、器官,甚至整個生物體,以證明這些隨機過程是普遍的。

林奇的觀點就像如今導致進化生物學家之間出現(xiàn)分裂的許多爭論一樣,其關(guān)鍵在于找出重點。比較保守的生物學家并不否認隨機過程的發(fā)生,但認為它們遠沒有杜立特或林奇說的那么重要。

計算生物學家尤金·庫寧(Eugene Koonin)認為,人們應該習慣理論的不一致性。統(tǒng)一理論就好像海市蜃樓。他告訴我說:“在我看來,沒有——也不可能有——單一的進化論,不可能有一個萬能的理論。即使是物理學家也無法得出一個包羅萬象的理論?!?/p>

這點很對。物理學家一致認為,量子力學理論適用于非常微小的粒子,而愛因斯坦的廣義相對論適用于更大的粒子。然而,這兩種理論似乎互不相容。晚年時期,愛因斯坦希望找到一種方法來統(tǒng)一它們,但直到他去世都沒有成功。在后來的幾十年里,其他物理學家也投身于這項事業(yè),但始終停滯不前,很多人開始相信這根本就不可能。

如果今天你問一位物理學家,我們是否需要一種統(tǒng)一的理論,他可能會很疑惑地看著你。他們會問,有什么意義呢?物理學領(lǐng)域依舊運作,工作也在繼續(xù)。

文/Stephen Buranyi

譯/Rachel

校對/藥師

原文/

www.theguardian.com/science/2022/jun/28/do-we-need-a-new-theory-of-evolution




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