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生物进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程,这是一个令许多人津津乐道的话题,围绕这个也产生了许多创意,比如,手指模拟从爬行到直立行走的演化进程(口味略重,慎搜),用橡皮泥动画将地球生命进化史浓缩为一天,以及进化游戏(见文末)。
有人提出过演化过程是否能复制的问题,最终的答案是,地球的演化过程不能重来,如同古生物学家StephenJayGould在《奇妙的生命》中写到的“生命像不断被死神的镰刀肆意修剪的灌木丛”。但我们可以通过其他方式追溯已经完成的演化过程、直观地了解进化过程,比如进化时钟的比喻,DNA分子钟,还有更详尽的进化树。
形象的比喻——进化时钟
有人形象地把进化历程比作人的一天,从地球开始形成到现在,约经46亿年,如果把午夜0时作为地球的诞生,那么:
3:00,最古老的岩层形成,生命起源的化学进化开始;
7∶00,出现类似于细菌的原核生物;
9∶00~10∶00,出现光合作用的自养原核生物;
13∶00,出现好氧的原核生物(大气中积累了游离的氧气);
15∶00~16∶00,出现单细胞真核生物;
20∶00,出现多细胞生物;
21:00,三叶虫出现;
22∶00以前,最初的植物出现(大气中氧气积累达10%以上),接着才有总鳍鱼类的登陆;
22∶00以后,陆生动物出现;
23∶00,高等的有花植物和哺乳动物开始繁荣,恐龙出现;
23:40,恐龙灭绝,哺乳动物时代开始;
23:59,人类诞生。
在地球进化的这一天里,人类存在的时间实在很短,我们现在站在食物链顶端,是这一次演化过程中自然选择的结果。
据科学家发表在美国《公共科学图书馆·生物学》的文章指出,地球上越有874万个物种,其中有777万种动物,29.8万种植物,61.1万种菌类,36.4万种单细胞动物,2.75万种单细胞植物(由于环境问题,有些物种正在慢慢消失)。通过DNA解读,我们已经发现了一些物种的进化路径。
达尔文称,相似的生物都是相互关联的,一切生物都可以追溯到一个单一的生命起源。从这方面来说,进化树是直观的进化认知方式。
191种完整基因组被测序生物的进化树
注:进化树的分支长度对应进化时间、分支分叉点对应最后共同祖先存在时间。
中文版完整基因组被测序的进化树来源于“交流N次方”,内含高清大图;原版图片来源于德国iTOL站点(http://itol.embl.de/),该站点还有更多进化树供查看。
3000种生物rRNA片段测序的进化树
图中有动物、植物、原生生物、真菌、及较少的细菌和古生菌。而万物之灵长的人类,只在不起眼的一角。
注:原版图片来自于Hillis and Bull Lab,站内有高清大图。
刻在“生命”上的进化树
除了电子版的进化树,也有人选择把它刻画在有生命的物体上,比如树,甚至为了表现喜爱,把进化树作为纹身刻画在人体上(星号位置表示“我在这儿”)。
DNA分子钟
估算物种存在时间的方式有两种,一种是考古学方法,通过对化石等介质的存在时间推算;另一种是DNA分子钟法,根据两个物种基因组中某一段序列上的碱基数目差异,来推算这两个物种离开共同祖先分别开始进化的时间长短。碱基的改变速度成为DNA分子钟准确与否的衡量标准。
DNA分子钟被发现后,经过一次修改,因为科学家们通过对人类的全基因组测序发现,分子时钟走的速度比之前预计的慢了一半。之所以有这个现象,在某些研究人员看来,是因为近1500年内DNA的突变速率逐渐减慢了下来。
进化的游戏
《SPORE》(孢子)是美国EA公司(《模拟人生》游戏开发商)制作的一款模拟进化游戏。
游戏从单细胞生物的养成开始,通过吃掉其他细胞或蛋白质开始成长,逐步发展为各种海洋生物、地面生物、智能生物后,再进入城市阶段、宇宙探索期。
你可以发挥想象力和创造力,自己创造生命并控制它的进化方向。比如,开始的时候选择素食还是肉食,是和已存在的生物结盟还是占领地盘,是通过征战进化还是通过和平方式进化,这些都是可以自由选择的。
你还可以通过游戏的编辑器,自己设计游戏内容,掌控整个自然的进化过程。
EA公司不是进化游戏的首创者,早在上世纪90年代,任天堂就开发了游戏《46亿年物语》,但游戏还是游戏,科学严谨性不足,仅供了解进化的大致过程。
其实不止生命,我们生活中的一切都在“进化”,如数字产品的更新换代,生活产品的创意非凡,甚至我们思想的从旧到新。无论任何事物,都处于快速的变化中,并因为符合生存法则而得以保留。向前是历史和自然的规律,未来会有什么,一起等待答案吧。
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