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生物进化与和谐

时间:2022-08-27 百科知识 版权反馈
【摘要】:在谈到和谐是人类追求的理想时,总有一种挥之不去的感觉,那就是,人类的追求是一种主观愿望,与客观的自然系统发展、生物进化似乎无关,实际情况果真如此吗?于是《生物进化学》便把这种生物由复杂结构转变为简单结构的进化方式,称为简化式进化,又称为退化。现在地球上的亿万种生物就是进化成果。

在谈到和谐是人类追求理想时,总有一种挥之不去的感觉,那就是,人类的追求是一种主观愿望,与客观的自然系统发展、生物进化似乎无关,实际情况果真如此吗?

“自然选择,适者生存”是达尔文进化论的核心,这一理论经受了时间的考验。那么生物进化的趋势或者方向是什么呢?从生物系统进化树(图8-2),可以得到一个大家公认的看法,即生物的进化趋势表现为由少到多、由低级到高级、由简单到复杂(沈银柱等,2002,第209页)。可是,如果仅仅以此为进化的方向,有一些现象就无法合理解释。例如,寄生于动物体内的蛔虫、绦虫、钩虫等,它们既无运动器官和感觉器官,甚至连消化器官也消失了。但它们的生殖系统却非常发达,一条蛔虫每日可产卵12~20万个。如果按照以上的进化趋势来判断,这实际上就是退化,可是这种退化则是靠进化得来的。于是《生物进化学》便把这种生物由复杂结构转变为简单结构的进化方式,称为简化式进化,又称为退化(沈银柱等,2002,第202页)。矛盾也就出来了,也就是说,退化也能称为进化,所谓“退步性的进化”,这显然不符合逻辑。问题出在哪里呢?

问题也许出在对进化趋势的界定上,如果仅以“由少到多、由低级到高级、由简单到复杂”为进化方向,就无法解决类似蛔虫一类生物靠退化来进化的矛盾。对此,《生物进化学》的解释是,“营寄生生活方式的生物在形态生理上大多是退化的,但在生物学上又意味着进化,因为它同样是对改变了的环境的适应,而且是对一种特殊环境的特化性适应”。这仍然不能自圆其说。从蛔虫的角度看,它既然适应了所生存的环境,就该叫进化,至于形态上和生理上变简单了,那是自然选择的结果,因为进化的核心是“自然选择,适者生存”,而形态上的简单或复杂只是表面现象。这就如同奥运会上的各项比赛,为了获得奖牌,运动员采取了各自不同的训练方式,有的采用越来越复杂的方式进行训练,最后获得了成功;还有的采用越来越简单的方式训练,同样也成功了,可是如果以训练方式的简单和复杂为成功的判定标准,那么走简单道路的就是失败,可是他实际上又是成功的,这就出现失败也称为成功,正如上所说,退化也能称为进化。

这就清楚了,问题就出在判断进化趋势的标准上,也就是说,不能用简单或复杂的程度作为进化的趋势或方向,“由少到多、由低级到高级、由简单到复杂”只是一些表面现象,它并没有包含进化的全部现象,至少漏掉了简化式进化。真正大型、复杂的生命是很少的,有人将生命的主要形式划分为23种,其中只有3种,即植物、动物和真菌,才大到人的肉眼能看得见的程度。即使在它们中间,有的种类也是极小的。而真实的情况是,如果把植物的全部生物量加起来,包括植物在内的每一生物,微生物至少要占总数的80%,也许还多。世界属于很小的生物,很长时间以来一直如此(比尔·布莱森,2005)。可见,最小、最简单的这些古老生物,它们并非总是向着复杂和高级方向进化。所以进化的趋势或方向需要重新界定。

如何界定进化的方向?我们来看一看进化的定义,“进化是生物在与其生存环境相互作用过程中,其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变,并导致相应的表型改变,在大多数情况下这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。”(张昀,1998)类似的定义很多,不能一一列举。但是进化的核心内容还是公认的,至少表现在两个方面,一是有变化,既有遗传物质的变化,又有表现型的改变,当然这种变化可以变得复杂,也可以变得简单;二是适应,进化的结果就是生物适应其所生存的环境,当然这种适应是相对的。于是,我们可以得出进化的核心内容,就是生物通过变化而达到对环境的相对适应。这是一个随时间变化的过程,这一过程我们无法直接看到(虽然化石标本可以起到一定的弥补作用),我们能够看到的是进化的结果,也就是一个个鲜活的生命,以及整个地球生态系统。

来看看这些生命向我们展示了什么。一是生物多样性,二是生态系统的稳定性!现在地球上的亿万种生物就是进化成果。据估计,地球上现存的生物有200~450万种,有的认为有1300万至1400万种,还有的甚至估计达到5000万种,但真正科学描述过的有175万种,已经灭绝的种类更多,估计至少也有1500万种。在生物多样性最丰富的热带雨林中,千姿百态的物种构成了一个相对稳定的生态系统。以秘鲁和厄瓜多尔为例,光青蛙就超过300种。在湿热的夜晚,一片不大的雨林内就能听到80多种不同的蛙鸣。如果目光敏锐并借助手电筒帮助,可以发现它们的外形和声音一样千差万别。有的青蛙只有人的指甲盖那么大,呈火红色;有的则是翠绿色,肚皮白色,背部光滑,黄黑相间,黄色似泥土,形状如树叶。一棵树下可能住着超过40种不同的蚂蚁,150多种甲壳虫。此外,树木的种类也多得惊人,一公顷雨林居然有250多种树,是同样面积温带森林的十多倍(托马斯·马伦特,2006)。

图8-2 动物界系统进化树(吴熙载绘)(引自陈品健,2001,第629页)

地球生物圈更是一个十分完善的自我调节系统,其环境处于一个相对平衡,适宜各种生物生存的状态,体现出较强的稳定性。例如,与其他星球相比,地球生物圈的温度变化不大,氧气相对稳定,太阳紫外线臭氧层过滤,水分、养分得以不断循环等等,其复杂程度、协调机制、平衡稳定的内在规律人类至今尚不能完全认识。人类虽然能够制造复杂的电子计算机,发射航天飞机,甚至人工克隆动物和人,但是,却还不能人工制造能够自行调控的生态系统。美国曾在20世纪八、九十年代人工建造了模拟地球生物圈的环境,想让几个科学家不借助外界帮助,在人工生态系统内生活下来,但却以失败告终。

面对这样一个进化的成果,这一自然界所能达到高度协调统一的完美体现。我只能用两个字来表达,那就是“和谐”!即“在一个须由多个组成部分组合而成的整体中,各部分配合得适当和匀称。”

从个体来看,所有生物不管是单细胞生物还是最复杂的人类,都具有自动调节能力。生活在淡水中的一种单细胞生物——变形虫,依靠体内可以伸缩的液泡来调节细胞质渗透压,细胞质的水可以进入液泡,当液泡胀大到一定程度,液泡就与细胞膜融合,将里面的内容物排空,这样的过程不断重复,变形虫就不至胀破(张惟杰,1999)。人的身体一旦受到细菌侵袭,就会头疼、乏力,体内和谐平衡的体系被打破,随着体温升高,自身防御系统就会启动,白细胞数量急剧增加,对细菌进行围剿,当细菌被杀灭,体温回归正常,身体恢复平衡。

从生物群体来看,这种和谐调节机制更是令人惊叹。以我们最为熟悉的蜜蜂为例,蜜蜂世界以群为单位,一个蜂群就是一个社会。这个社会中的组织结构是依据社会需要而形成的,在通常情况下,一个社会群体中由三大成员构成,它们分别为蜂王、雄蜂、工蜂。实际上,这也就是蜜蜂社会的组织结构。其编制数量相差悬殊,三者之间的差额均为成千上万倍。蜂王的设置最少,一般一个社会群体中只有一只。雄蜂的设置则有几百只或上千只,而数量最多的则是工蜂,达上万只,甚至几十万只。它们分工明确,各干各的活,各有各的责,既分工明确,又互相联系与衔接,确保了社会运行的高效性和有序性。

蜂王,专职产卵,肩负着繁衍后代的社会重任,因为它是整个蜂群中唯一一个雌性生殖器官发育完全的。据专家估计,中华蜜蜂的蜂王一天可产700-800粒卵,不过最多的要比这高出一倍,那是意大利蜜蜂的蜂王,可达1500-2000粒,从重量上来看,每天所产的卵差不多是自身体重的两倍。

雄蜂,只是与蜂王交配,它是由未受精卵发育而来的蜂群内的雄性“公民”,每天过着不劳而获的日子,其存在的唯一作用是与蜂王交配。不过,雄蜂当发挥了这一作用之后,就要献出其宝贵的生命。从这一点上说,雄蜂所履行社会分工的责任,是以生命为代价的。因为在交配前,所有雄蜂之间需要争斗一番,最终获得交配权的仅有一只,谁的个头最大,体格最健壮,谁就是最后的胜利者,才可与蜂王交配。然而,交配一旦结束,雄蜂便因生殖器官全部拉了下来而立刻死亡

工蜂,承担除蜂王和雄蜂各自任务之外的其他所有工作。它们是雌性器官发育不全者,以任劳任怨、勤勤恳恳、不辞辛苦、持之以恒著称。以采花酿蜜为例,工蜂要酿造1千克蜂蜜,需要采集10千克花蜜,来来回回总共要飞行32万公里,这个路程大约相当于绕地球8圈。工蜂从一出生就开始工作,分工是按照日龄的增长而改变的。通常情况下,工蜂1-3日龄时,负责保温孵卵,清理产卵房;3-6日龄时转为饲喂大幼虫,调剂花粉与蜂蜜;6-12日龄时改为分泌蜂王浆,饲喂小幼虫和蜂王;12-18日龄时又更换为泌蜡造房,清理蜂箱;18日龄之后,任务就是采集花蜜、水分、花粉、蜂胶及巢门防卫。这些任务的分工,不是想干什么就干什么,而是根据蜂群内的具体情况和工蜂的一定日龄,适时进行调整,以保障各项任务有条不紊地圆满完成(山冈,2009)。

这就很清楚了,虽然变形虫很简单,蜜蜂社会庞繁复杂,而人类社会更复杂,但都运转顺畅,秩序井然,它们通过适应所表现出来的共同特征就是——和谐!既有自身系统的和谐,又与外界更大系统的和谐。生物进化的过程其实就是淘汰搭配不当、不和谐、不适应的,留下搭配得恰当、和谐、适应的生物。那么,我们可以把和谐确定为是生物进化的趋势和方向吗?

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